Одноклеточные водоросли могут превращать бумагу в биотопливо

На сегοдняшний день биологи вывели несколько штаммοв кишечной палочки и других бактерий, спосοбных превращать растительное сырье или другую органику в биотопливо. Во многих случаях исследователи добивались успеха, однако в подавляющем числе случаев эффективность таких бактериальных «мануфактур» намногο ниже минимально допустимых значений для их коммерческогο применения.

Группа ученых под руководством Олафа Крузе (Olaf Kruse) из университета города Билефельд (Германия) обратила свое внимание на другого обитателя микромира — водоросль Chlamydomonas reinhardtii, которая считается своеобразным аналогом мышей или мушек-дрозофил среди представителей морской флоры.

Авторы статьи обратили свое внимание на то, что эта водоросль умеет выживать при недостатке света или углекислого газа в воде, переключаясь на другие источники пищи, в том числе и углеводы. «Всеядность» Chlamydomonas reinhardtii объясняется тем, что этот представитель морской флоры мало изменился с момента разделения предков растений и животных и его геном до сих пор содержит в себе гены, необходимые для захвата и расщепления «чужой» органики.

Крузе и его коллеги проверили, нельзя ли приспособить эту особенность Сhlamydomonas reinhardtii для производства биотоплива. Для этого ученые изучили геном водоросли и проследили, какие вещества она выделяет в окружающую среду при недостатке углекислоты.

Анализ генома показал, что ДНК Chlamydomonas reinhardtii содержит в себе гены, отвечающие за синтез ферментов из семейства эндоглюканаз. Как объясняют ученые, подобные вещества используются бактериями и другими микроорганизмами для разложения целлюлозы и других сложных углеводородных полимеров.

Биологи предположили, что данные гены необходимы водоросли для выживания в тех условиях, когда фотосинтез не возможен, а в окружающей среде присутствует целлюлоза или другие углеводороды. Они проверили эту гипотезу, добавив в питательную жидкость с Chlamydomonas reinhardtii небольшое количество «растворимой» целлюлозы и проследив за реакцией водорослей.

Как и ожидали ученые, Chlamydomonas reinhardtii успешно расщепляли целлюлозу, выделяя в окружающую среду молекулы ферментов CrCel9B и CrCel9C. Оба этих вещества относятся к семейству эндоглюканаз — белковых молекул, способных расщеплять цепочки целлюлозы на «удобоваримые» фрагменты.

По всей видимости, водоросли используют продукты разложения целлюлозы в качестве источника пищи — колонии Сhlamydomonas reinhardtii, в питательный раствор которых регулярно добавляли целлюлозу, росли заметно быстрее, чем обычные культуры этих организмов.

Авторы статьи полагают, что Сhlamydomonas reinhardtii можно использовать для первичной обработки целлюлозы в цикле производства биотоплива. Как отмечают биологи, геном водоросли можно модифицировать таким образом, что она будет использовать энергию Солнца для производства молекул ферментов, что сократит «расходы» сырья на поддержание их популяции.