Hlavní strana Autorské články a zajímavosti ze světa biotechnologií Bakterie a houba společně vyrábějí biopalivo z...

Bakterie a houba společně vyrábějí biopalivo z kukuřice

Datum: 10.2.2014

Na benzín se jezdí obstojně, ale prozatím ještě neroste na poli. Zato rostliny na poli rostou, zase z nich ale není snadné vyrobit palivo, které by se svými vlastnostmi blížilo oblíbenému benzínu. Zajímavé řešení nedávno s kolegy nabídla Xiaoxia Nina Lina z Michiganské univerzity. Vymysleli, že spojí síly zkušené bakterie E. coli a vřeckovýtrusné houby Trichoderma reesei a jejich dvojnásobnou mocí zpracují rostlinný odpad na isobutanol.

Isobutanol je ve skutečnosti v mnohých ohledech lepší volbou nežli etanol. Spálení isobutanolu poskytne výtěžnost 82 procent tepelné energie, zatímco spálení etanolu pouhých 67 procent. Navíc, etanol má sklony absorbovat vodu, korodovat trubky a poškozovat motory. Isobutanol se v tomto směru chová poměrně slušně a s vodou se mísí jen velice neochotně. Přesto se teď coby biopalivo s benzínem míchá etanol a mnozí odborníci doporučují, že bychom měli v co největší možné míře přejít na isobutanol.V poslední době se často přetřásá vliv produkce biopaliv na růst cen potravin, Linová a spol. se proto soustředili na získávání isobutanolu z nejedlých částí rostlin. Během svého výzkumu ho vyráběli ze stonků a listů kukuřice. Jejich výkonný bioreaktor bakterie a houby by ale prý šlo použít i k výrobě biopaliva z dalších druhů zemědělského, případně lesnického odpadu.

Až doposud se vědci snažili vypěstovat superorganismus, který zvládl kompletní výrobu isobutanolu z kukuřičného odpadu. Linová s kolegy si řekli, že by tým mikoorganismů mohl takový úkol zvládnout lépe. Bakterii Escherichia coli můžeme relativně snadno geneticky vylepšit. Přece jenom s ní už máme spoustu zkušeností. Badatelé ji tudíž vylepšili tak, aby dovedla přeměnit jednouché cukry na isobutanol. Udělali z E. coli miniaturní chemickou továrnu. Houba Trichoderma je oproti tomu velmi zdatná v rozkládání nepoddajného rostlinného materiálu. Vylučuje enzymy celulázy, které rozštípou rostlinnou lignocelulózu na rozpustné jednoduché cukry.

Je to vlastně pohodová idylka. Houba nadělá z kukuřičné vlákniny tolik cukrů, že to stačí pro všechny zúčastněné strávníky a ještě zbude dost na výrobu isobutanolu. Linová a spol. nakonec dosáhli koncentrace vyrobeného isobutanolu 1,88 gramů na litr experimentální kultury. Vyšší koncentraci zatím nikdo nezvládl. Také se jim při výrobě isobutanolu povedlo dosáhnout 62 procentní účinnosti přeměny energie uskladněné v kukuřici.

Klíčem k úspěchu experimentu byla samozřejmě fungující spolupráce mezi oběma partnery, tedy bakterií a houbou. Bylo to prý až překvapivé. V podobných situacích spolu mikroorganismy různých druhů obvykle tvrdě soupeří a jeden z nich nakonec zcela převládne. V případě E. coli a trichodermy tomu tak ale kupodivu nebylo. Prostě pohodově spolupracovaly. Pokud jim taková příkladná souhra vydrží, mohly by se stát základem ekonomicky životaschopné technologie výroby isobutanolu z rostlinného odpadu.

Vědci otestovali vztah bakterie a houby pomocí myšlenkového aparátu teorie her. Ukázalo se, že houba má sklon pomáhat s rozkladem celulózy a že bakterie má zase nutkání krást si občas pro sebe cukry, aniž by za to houbě něco nabízela. Navzdory občasnému podvádění ale E. coli v bioreaktoru nepřevládne. Trichoderma totiž vyrábí cukry v těsné blízkosti svých buněk, takže je má pro sebe k dispozici. Vědci pak mohou regulovat bioreaktor podporováním či omezováním růstu trichodermy. Linová a spol. se teď snaží jednak ještě vylepšit účinnost přeměny energie při výrobě biopaliva a pak také zvýšit toleranci bakterie i houby vůči isobutanolu. Je pro ně totiž za normálních okolností jedovatý. Při změně genetické úpravy bakterie E. coli by bioreaktor mohl vyrábět i různé ropné produkty. A to už vůbec nezní špatně.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.