Onderzoekers hebben de manier gekopieerd waarop organismen giftige chemicaliën produceren zonder zichzelf te schaden, de weg vrijmaakt voor een groenere productie van chemicaliën en brandstoffen.

De nieuwe techniek, ontwikkeld door wetenschappers van het Imperial College London, de noodzaak om fossiele brandstoffen te gebruiken om chemicaliën te maken, kan verminderen, kunststoffen, vezels en brandstoffen.

Momenteel, veel nuttige chemicaliën worden geproduceerd uit fossiele brandstoffen, die mijnbouw vereisen, zijn beperkt leverbaar, en de koolstofkringloop verstoren. Een alternatief is het manipuleren van micro-organismen zoals: Escherichia coli ( E coli ) en cyanobacteriën om de chemicaliën op een duurzamere manier rechtstreeks uit atmosferische kooldioxide te produceren.

Echter, veel van de chemicaliën die op deze manier kunnen worden geproduceerd, zijn giftig voor de micro-organismen, waardoor ze minder goed in staat zijn om grote hoeveelheden op een kosteneffectieve manier te maken.

Nutsvoorzieningen, door de manier te kopiëren waarop natuurlijke organismen omgaan met hun eigen giftige chemicaliën, onderzoekers hebben aangetoond dat bacteriën kunnen worden geprogrammeerd om chemicaliën te produceren zonder ook de groei te schaden.

Dit concept kan worden gebruikt om nuttige chemicaliën te produceren, kunststoffen en zelfs brandstoffen, die de behoefte aan fossiele brandstoffen verder kunnen verminderen en de klimaatverandering tot een minimum kunnen beperken. De nieuwe techniek en een eerste proof of concept worden vandaag gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences .

Hoofdonderzoeker Dr. Patrik Jones, van de afdeling Life Sciences van Imperial, zei:"We hebben gekeken naar wat de natuur al doet, voor zijn eigen voordeel, en paste het idee toe op biotechnologie, in ons voordeel."

Organismen zoals planten en gisten produceren soms chemicaliën die voor hen giftig zijn, dus om ze veilig op te bergen, ze maken kleine aanpassingen aan de chemicaliën om ze onschadelijk te maken. De resulterende chemicaliën staan ​​bekend als 'derivaten', en kan worden teruggebracht naar het origineel, giftige vorm door relatief eenvoudige chemie.

Het team nam dit idee over en gebruikte genetische manipulatie om te programmeren E coli en cyanobacteriën om 1-octanol te maken, een chemische stof die momenteel in parfums wordt gebruikt, wat giftig is voor de bacteriën. Vervolgens hebben ze een extra set instructies toegevoegd aan: E coli dus het zou twee verschillende derivaten van 1-octanol produceren die beide minder schadelijk zijn.

De onderzoekers zeggen dat als dit zou worden opgeschaald voor industriële systemen, de gemanipuleerde bacteriën het niet-toxische derivaat van 1-octanol zouden produceren, die dan zou worden teruggewonnen en chemisch terug omgezet in 1-octanol, klaar om te gebruiken.

Het team ontdekte dat hun systeem 1-octanol produceerde zonder de groei van de bacteriën te beïnvloeden. Ze ontdekten ook dat het systeem meer 1-octanol produceerde dan een systeem zonder de derivatiseringsstap, waarvan zij denken dat het verband houdt met het feit dat het derivaat niet alleen minder toxisch is, maar ook beter oplosbaar is in het omringende water of oplosmiddel.

Dr. Jones zei:"Een beter oplosbare chemische stof kan sneller van de cellen weggaan, waar het minder waarschijnlijk is dat het de processen van de bacteriën verstoort."

Nu heeft het team het concept laten zien van het maken van derivaten met behulp van geprogrammeerde micro-organismen, ze willen een compleet systeem opzetten, van productie van het derivaat tot terugwinning van de gewenste chemische stof.

Dit zal hen helpen het proces te verfijnen, en mogelijk opschalen voor gebruik in industriële omgevingen.