Бактерии, вырабатывающие пластик из растений

11.03.2019

Созданы бактерии, вырабатывающие пластик из растений. Речь идет о биоразлагаемом веществе, производство которого при помощи микроорганизмов, вероятно, обойдется дешевле, чем синтез аналогов из нефти. Исходное сырье получается из древесины в качестве отходов бумажного производства.

В тканях деревьев, кустарников и трав, помимо целлюлозы, присутствует лигнин. Это трехмерный полимер, составленный, в основном, из большого количества молекул фенилпропана (С9Н10). В современных растениях он обеспечивает механическую прочность, скрепляя волокна целлюлозы, а также герметизирует организм и его клетки.

Содержание лигнина колеблется от 38% в некоторых хвойных деревьях, до 20% - в злаках. Он получается при производстве бумаги и до 98% его тут же сжигается. Оставшееся перерабатывается в топливные брикеты, а то и вовсе захоранивается в земле. Никакого более полезного применения ему люди не придумали, но и вреда от лигнина нет. Вещество не ядовито, но жить рядом с его захоронениями все равно не стоит - оно очень хорошо горит.

Трудность получения из лигнина чего-то полезного состоит в размерах его молекулы. Она очень большая и, чтобы получить из нее ароматические углеводороды, аналогичные тем, которых так много в нефти, ее надо расщепить на "кирпичики". Современная химия это, конечно, может, но сложно и дорого. Взять готовое сырье из нефти намного дешевле.

Группа ученых из американского Университета Висконсин-Мэдисон попыталась решить эту проблему. В качестве помощников ими были привлечены бактерии Novosphingobium aromaticivorans, славящиеся своими нетипичными гастрономическими предпочтениями. Первоначально они были выделены из земли, залитой нефтью, их изучение показало, что они могут перерабатывать для своих целей самые разные ароматические углеводороды. Их способностей хватило и на лигнин.

Что приспособить бактерии к делу ученые убрали из их генома три гена так, чтобы один из промежуточных продуктов разложения, наиболее подходящий для человека, стал конечным. Получив его, бактерия отправляет результат наружу и переходит к новой дозе лигнина.

Конечным результатом в этом исследовании стало вещество с труднопроизносимым названием 2-пирон-4,6-дикарбоновая кислота, к счастью для нас, более известная как PDC. Ее можно использовать для синтеза чего-нибудь еще, а можно применять непосредственно. На данный момент суммарный выход PDC составляет 59% от первоначальной массы лигнина, на авторы полагают, что технология может быть усовершенствована.

<< Назад: Охлаждение крошечной электроники до рекордно низких температур 12.03.2019

>> Вперед: Океанские тепловые волны угрожают морской жизни 11.03.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Мостовая рекомбиназа и программируемая перегруппировка ДНК 02.07.2024 Недавние исследования в области генетики привели к созданию нового инструмента, который может изменить подход к манипуляциям с ДНК. Ученые из Института Arc разработали мостовую рекомбиназу, которая позволяет программировать перегруппировку ДНК с беспрецедентной точностью и гибкостью. Эта технология открывает новые горизонты в редактировании генома и биологическом программировании. Мостовая рекомбиназа является первой рекомбиназой ДНК, которая использует некодирующую РНК для выбора целевых и донорных молекул ДНК. Эта мостовая РНК может быть запрограммирована таким образом, чтобы пользователь мог указать любую нужную геномную последовательность и любую донорскую молекулу ДНК для вставки. Это позволяет проводить точные и целенаправленные изменения в геноме. Исследование было проведено в сотрудничестве с лабораториями Сильвана Конерманна, ведущего исследователя Института Arc и доцента биохимии Стэнфордского университета, и Хироши Нишимы, профессора структурной биологии Токийского университета. Это междисциплинарное сотрудничество позволило достичь значительных результатов и продемонстрировать возможности новой технологии. "Система мостовой РНК представляет собой принципиально новый механизм для биологического программирования," - отметил доктор Патрик Хсу, старший автор исследования и ведущий исследователь Института Arc, а также доцент кафедры биоинженерии Калифорнийского университета в Беркли. "Мостовая рекомбинация может универсально модифицировать генетический материал через вставку, вырезание, инверсию и другие методы, создавая своего рода текстовый процессор для живого генома за пределами возможностей CRISPR." Эта система основана на элементах последовательности вставки 110 (IS110), одном из множества передвижных элементов или "прыгающих генов", которые могут перемещаться внутри и между геномами микроорганизмов. Эти транспонируемые элементы встречаются во всех формах жизни и превратились в профессиональные машины для манипуляции ДНК, что обеспечивает их выживание. Элементы IS110 состоят только из гена, кодирующего фермент рекомбиназу, и фланкирующих сегментов ДНК, которые до сих пор оставались загадкой. Команда лаборатории Хсу обнаружила, что при вырезании IS110 из генома некодирующие концы ДНК соединяются, образуя мостовую РНК, которая сворачивается в две петли. Одна петля связывается с самим элементом IS110, а другая - с целевой ДНК, в которую будет вставлен элемент. Эта мостовая РНК является первым примером молекулы, которая может одновременно определять последовательности как целевой, так и донорной ДНК через взаимодействие спаривания оснований. Каждая петля мостовой РНК может быть независимо запрограммирована, что позволяет исследователям комбинировать любые интересующие последовательности ДНК. Это значительно расширяет возможности системы, позволяя вставлять любые гены, включая функциональные копии дефектных генов, вызывающих болезни, в нужные места генома. В исследовании команда продемонстрировала более 60% эффективности введения желаемого гена в кишечную палочку с более 94% точностью расположения в геноме. Технология мостовой рекомбиназы открывает новые перспективы для генной инженерии и медицинских исследований. Она предоставляет ученым уникальный инструмент для точного и программируемого редактирования генома, что может привести к значительному прогрессу в лечении генетических заболеваний и развитии биотехнологий.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025