Tiede

Tutkijat kehittivät bakteerin, joka syö ilmasta hiilidioksidia

Geenimuunneltu kolibakteeri syö sokerin sijasta hiilidioksidia. Hurjimmissa näkymissä se voisi tuottaa tehtaiden päästöistä insuliinia diabeetikoille.

Israelilaisen Weizmann-tiedeinstituutin tutkijat ovat tehneet erittäin mielenkiintoisen laboratoriokokeen. He onnistuivat muuntelemaan kolibakteereja niin, että ne käyttävät energianlähteenään hiilidioksidia.

Työ on vasta alussa, mutta periaatteessa hiilidioksidia syövät bakteerit voisivat tuottaa ilmakehän saasteista vaikka biopolttoainetta tai insuliinia diabeetikoille.

Tutkijat raportoivat tuloksistaan arvostetussa Cell-tiedelehdessä ja niistä kertoo myös Nature.

Suolistossa majaansa pitävä kolibakteeri, Escherichia coli, on maailman tutkituin ja tunnetuin bakteeri. Se on todellinen biotekniikan työjuhta.

Bekteeria on muunneltu eri tarkoituksiin ja sen avulla on esimerkiksi jo 40 vuotta tuotettu insuliinia sitä tarvitseville.

Kasvit ja syanobakteerien kaltaiset yhteyttävät bakteerit sitovat hiilidioksidia auringonvalon avulla luonnostaan, mutta niitä on vaikea muokata.

Kolibakteerin muuntelu sen sijaan on tutkijoille varsin helppoa ja lisäksi bakteeri lisääntyy niin hurjaa tahtia, että muokkausten vaikutukset näkyvät seuraavissa sukupolvissa nopeasti. Niitä on helppoa hienosäätää laboratoriossa.

Kolibakteeri käyttää tavallisesti ravintonaan sokereita, kuten glukoosia. Aineenvaihdunnan tuotteena syntyy hiilidioksidia.

Systeemibiologian tutkija Ron Milo ryhmineen on kymmenen vuotta yrittänyt vaihtaa kolibakteerin ruokavaliota niin, että sokerin sijasta se söisikin hiilidioksidia.

Nyt ryhmä viimein onnistui tutkimuksessa, jossa geenitekniikka ja evoluutio kulkivat kauniisti käsi kädessä.

Aluksi bakteeriin siirrettiin geenejä, joiden tuottamilla entsyymeillä ne voisivat hyödyntää hiilidioksidia ilmasta. Bakteeri ei kuitenkaan osaa yhteyttää, joten tarvittiin vielä lisää rukkausta.

Seuraavaksi bakteeriin siirrettiin geeni, jonka avulla se voi käyttää energianlähteenään muurahaishapon formiaattia. Formiaatti koostuu vedystä, hiilestä ja hapesta. Samalla bakteerista poistettiin sokeriaineenvaihduntaan liittyviä geenejä.

Tämäkään ei vielä riittänyt. Bakteeri ei vaihtanut ravintoaan sokerista hiilidioksidiin. Tutkijat päättivät hakea hieman vetoapua luontoäidiltä.

He panivat muokatut bakteerit kasvualustalle, jossa oli tarjolla vain vähän sokereita, mutta erittäin paljon hiilidioksidia, peräti 250 kertaa enemmän kuin ilmakehässä.

Tutkijat alkoivat kasvattaa muokattuja bakteereja laboratoriossa sukupolvi toisensa jälkeen toivoen, että ennen pitkää viljelmästä kehittyisi mutantteja, jotka ovat sopeutuneet syömään pelkkää hiilidioksidia.

200 päivän jälkeen näin kävi. Viljelmässä syntyivät ensimmäiset bakteerit, jotka söivät enää pelkkää hiilidioksidia. 300 päivän jälkeen bakteerikanta alkoi kasvaa jo vauhdikkaasti.

Muokatut bakteerit söivät edelleen mieluummin sokeria. Ne lisääntyvät varsin hitaasti tavallisiin, muokkaamattomiin kolibakteereihin verrattuna.

Kun tavalliset kolibakteerit jakautuvat kolme kertaa tunnissa, hiilidioksidisyöpöiltä kuluu yhden bakteerien sukupolven tuottamiseen peräti 18 tuntia.

Lisäksi ne vaativat hurjia määriä hiilidioksidia voidakseen elää pelkästään CO2:lla. Nälän sammuttamiseksi niiden kasvuympäristön ilmassa pitää olla kymmenen prosenttia hiilidioksidia, kun maapallon ilmakehässä sitä on 0,041 prosenttia.

Tavallisessa huoneilmassa bakteerit tarvitsevat lisäravinnoksi edelleen sokeria. Lisäksi kasvaessaan ne yhä päästävät enemmän hiilidioksidia kuin kuluttavat, mutta ryhmä uskoo, että se pystyy muokkaamaan niitä tehokkaammiksi.

Joka tapauksessa kyseessä on merkittävä virstanpylväs. Lopulta vain 11:ta geeniä muokkaamalla saatiin aikaan näin rankkoja muutoksia bakteerien aineenvaihdunnassa.

Biokemisti Frank Sargent Newcastlen yliopistosta kehuu kolibakteerien mahdollisuuksia rajattomiksi New Scientist -lehdessä.

”Tämänkaltainen ohjattu evoluutio on nykyään jo sellaista tiedettä, jolla voitetaan nobeleita. Tämä tutkimus on loistava esimerkki siitä”, Sargent sanoo. Hän ei ollut mukana tutkimusryhmässä.

Viime vuonna kemian Nobel annettiin siis kolmelle tutkijalle, jotka ovat kehittäneet erilaisia entsyymejä ja lääkeaineita tuottavia bakteereita.

Sargent visioi, että bakteerit voisivat joskus toimia molekyylitehtaina, jotka imevät teollisuuden päästöistä hiilidioksidia ja valmistaisivat juuri vaikkapa insuliinia. Biopolttoaineitakin bakteerit voisivat tuottaa.

Tutkimus todistaa kuitenkin vasta, että tämä on mahdollista. Vaaditaan vielä työtä ja lisää muokkauksia, jotta hiilidioksidia popsivista bakteereista saadaan irti käytännön hyötyjä.



Ota kaikki irti Hesarista
HS Digillä saat kaikki Hesarin digisisällöt käyttöösi

Kommentit

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Ei vielä nimellä kirjoitettuja kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      ”Ei hemmetissä”, sanoi prinsessa Anne sieppaajalle jo 70-luvulla – Suorasanainen prinsessa on tehnyt asiat aina omalla tavallaan, ja se on tehnyt hänestä yhden brittihovin suosituimmista kuninkaallisista

    2. 2

      Maailma janoaa akkuja, ja niissä kajastaa Kainuun valo – Talvivaaran entisen kaivoksen uumenista nousee nyt uusi aarre

      Tilaajille
    3. 3

      Konsulipäällikkö Pasi Tuominen arvostelee HS:n haastattelussa ankarasti ulkoministeri Haavistoa: syyttää pelolla johtamisesta ja lainvastaisesta päätöksestä

    4. 4

      Maalta kaupunkiin ja peltotöistä peruskouluun – Kuvasarja näyttää itsenäisen Suomen historian lapsen silmin

    5. 5

      Poliisi haeskeli vuorokauden verran äitiä ja vauvaa Lahdessa

    6. 6

      Boris Johnsonin uskottavuuden kyseenalaistava video on kerännyt jo yli 5 miljoonaa näyttöä – Taustalla on pääministerin pakoilu, ei lähtenyt kovaan haastatteluun

    7. 7

      Sota kasvatti selviytyjän, lähiö hissi­terapeutin ja lama menestyjän – HS:n erikois­artikkeli vie matkalle seitsemän sukupolven Suomeen

      Tilaajille
    8. 8

      Helsingin ratapihan uuteen pyörätunneliin ei tule kierreluiskaa – Tällaiselta tunnelin suuaukko voi näyttää

    9. 9

      Vakava ja kunnioittava vai vapaapäivä muiden joukossa? HS seurasi itsenäisyyspäivää hautausmaalla ja ostoskeskuksessa

    10. 10

      Helmiä, höyheniä ja kantaa­ottavuutta – Näitä trendejä stylistit ja suunnittelijat odottavat näkevänsä Linnan juhlissa tänä vuonna

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Konsulipäällikkö Pasi Tuominen arvostelee HS:n haastattelussa ankarasti ulkoministeri Haavistoa: syyttää pelolla johtamisesta ja lainvastaisesta päätöksestä

    2. 2

      Le Monde: Venäjän salamurhayksikön tukikohta Alpeilla paljastui

    3. 3

      Sota kasvatti selviytyjän, lähiö hissi­terapeutin ja lama menestyjän – HS:n erikois­artikkeli vie matkalle seitsemän sukupolven Suomeen

      Tilaajille
    4. 4

      Perussuomalaiset uhkaa välikysymyksellä, jos Pekka Haavisto jatkaa ulkoministerinä

    5. 5

      Maailma janoaa akkuja, ja niissä kajastaa Kainuun valo – Talvivaaran entisen kaivoksen uumenista nousee nyt uusi aarre

      Tilaajille
    6. 6

      Pertti Jarla piirsi Fingerporin Espoosta: Hoksaatko tämän nokkelan sanaleikin?

    7. 7

      Katja Meriläinen, 31, pyörittää Helsingissä ja Espoossa kuuden sijoitusasunnon Airbnb-bisnestä – Palkkatöissä hänen ei tarvitse enää käydä

      Tilaajille
    8. 8

      Helsinki on nyt silkkaa Fingerporia: Mikä saa ihmisen muuttamaan pois Myllypurosta?

    9. 9

      Netissä leviää tuolihaaste, joka sujuu usein naisilta paremmin kuin miehiltä – Lääkäri selittää, mistä on kyse

    10. 10

      Tässä on ensimmäinen Vantaa-aiheinen Fingerpori: Jälki on taattua Pertti Jarlaa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Iltalehden julkaisemien viestien mukaan keskustassa suunniteltiin Rinteen kaatamista jo perjantaina – lue HS:n seuranta politiikan dramaattisesta tiistaista

    2. 2

      Vastahyökkäykseen käynyt Rinne ei aio erota – HS:n tiedot: Rinteen esiintyminen vähensi keskustan luottamusta pää­ministeriin entisestään

    3. 3

      Joanna Jokinen hankki kukon, joka on huonoin koskaan nähty kukko – Martti pelkää kärpäsiä ja omia tipujaan, ja juuri siksi siitä tuli tämän syksyn someilmiö

      Tilaajille
    4. 4

      Anopin lause kiteytti sen, mikä pitää parit yhdessä – Tärkeä palanen voi puuttua, vaikka suhteessa riittäisi luottamusta ja hyvää tahtoa

    5. 5

      Espoon keskuksessa on kaksio, jonne on muuttanut koko Suomen aikoinaan tuntema ufo-mies Juhan af Grann

      Tilaajille
    6. 6

      Kimi Räikkönen erottui muista F1-kuskeista ryhmäkuvassa, sosiaalinen media ihastui

    7. 7

      Pertti Jarla piirsi Fingerporin Espoosta: Hoksaatko tämän nokkelan sanaleikin?

    8. 8

      Tässä on ensimmäinen Vantaa-aiheinen Fingerpori: Jälki on taattua Pertti Jarlaa

    9. 9

      Helsinki on nyt silkkaa Fingerporia: Mikä saa ihmisen muuttamaan pois Myllypurosta?

    10. 10

      20 kuvaa kertoo, kuinka Postin työriidasta alkanut kriisi kärjistyi Antti Rinteen dramaattiseen eroon

    11. Näytä lisää