De snelle stijging van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer heeft geleid tot opwarming van de aarde en verzuring van de oceaan. Microalgen, goed voor bijna 40 procent van de wereldwijde koolstofdioxide-fixatie op aarde, voorop lopen in de strijd van de mensheid tegen klimaatverandering, omdat velen van hen in staat zijn zonlicht en industriële koolstofdioxide direct om te zetten in transportbrandstoffen en energierijke voedingsstoffen.

Echter, de hoge concentratie kooldioxide in rookgassen remt in het algemeen de groei van industriële microalgen. Daarom, het verminderen van de zogenaamde "CO ₂ vergiftigingseffect, "d.w.z. verbetering van de tolerantie voor hoge CO .-niveaus ₂ , is een prioriteit geworden bij de ontwikkeling van supermicroalgen voor koolstoffixatie.

In een nieuwe studie gepubliceerd in Metabole techniek , een team van wetenschappers onder leiding van Prof. XU Jian van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), en Prof. Ansgar Poetsch van de Ruhr Universiteit, een manier ontwikkeld om de tolerantie voor hoge CO .-niveaus te verbeteren ₂ in de industriële olieproducerende microalg Nannochloropsis.

Het onderzoeksteam begon met de ontdekking dat CA2, een sleutelenzym van het koolstofconcentratiemechanisme (CCM), is een belangrijke sensor van het niveau van extracellulair CO ₂ . In plaats van de functie van de sensor te verbeteren, ze verminderden de activiteit door op RNAi gebaseerde gen-knockdown. Verrassend genoeg, de mutanten waren in staat om 30 procent sneller te groeien dan wildtype cellen bij een CO van 5 procent ₂ niveau in rookgas, meer dan 100 keer hoger dan de 0,04 procent CO ₂ niveau gevonden in de lucht. Bovendien, dit voordeel was blijvend onder verschillende soorten fotobioreactoren en een breed scala aan teeltschalen.

In oude tijden, Atmosferische CO . van de aarde ₂ was vele malen hoger dan nu. Gedurende miljoenen jaren van evolutie, de CCM's van microalgen, wiens rol het was om CO . te concentreren ₂ moleculen rond de heersende koolstoffixerende machine genaamd RuBisCO, hebben zich geleidelijk moeten aanpassen aan steeds lagere niveaus van atmosferische CO ₂ .

Daarom, door CCM-activiteit neerwaarts te reguleren, het onderzoeksteam draaide in wezen de klok van dit evolutionaire proces terug en bracht de moderne CCM terug naar zijn oude hoge CO ₂ -gebruikte vorm. Deze "anti-evolutie"-poging van wetenschappers verbetert de tolerantie van de microalg voor hoge CO ₂ omgevingen, zoals die in rookgassen.

Deze nieuwe strategie heeft algemene implicaties voor de ontwikkeling van industriële olieproducerende microalgen en voedselgewassen, onder omstandigheden waarin een hoog koolstofgehalte gunstig of zelfs noodzakelijk is.

Deze omstandigheden kunnen zich niet alleen voordoen bij de industriële conversie van rookgas om de koolstofemissies te verminderen en de opwarming van de aarde te verminderen, maar ook als de mensheid de ruimte verkent op zoek naar zijn volgende thuis. Bijvoorbeeld, op Mars, de meest veelbelovende planeet om als tweede thuis van de mensheid te dienen vanwege de korte afstand van de aarde, het niveau van CO ₂ is maar liefst 95 procent. Dus, het veranderen van deze vijandige atmosfeer in een mensvriendelijke is een must voordat Mars zijn thuis kan worden genoemd.