W ciągłym poszukiwaniu zrównoważonych alternatyw dla tworzyw sztucznych produkowanych na bazie ropy naftowej, naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis poczynili znaczne postępy w swoich najnowszych badaniach nad purpurowymi bakteriami. Odkrycia te otwierają obiecujące drogi do produkcji biotworzyw, które będą bardziej przyjazne dla środowiska i biodegradowalne.

Dwa kluczowe badania przeprowadzone w laboratorium profesor Arpity Bose wykazały, że bakterie purpurowe, w szczególności te z rodzaju Rhodomicrobium, mają znaczący potencjał do produkcji polihydroksyalkanianów (PHA) – rodzaju biodegradowalnego polimeru. Student Eric Conners poprowadził jedno z badań wykazujących, że gatunki Rhodomicrobium mogą skutecznie wytwarzać PHA w określonych warunkach. Stosując małe prądy elektryczne i dostarczając azot, bakterie te wytwarzały znaczne ilości PHA, wykazując swój potencjał jako fabryki bioplastików.

W oddzielnym, ale uzupełniającym badaniu, kierownik laboratorium badawczego Tahina Ranaivoarisoa skupiła się na Rhodopseudomonas palustris TIE-1, dobrze znanym, ale wcześniej nieefektywnym gatunku w produkcji PHA. Wykorzystując inżynierię genetyczną, zespół Ranaivoarisoa znacznie zwiększył produkcję PHA poprzez wstawienie genu, który wzmacnia enzym RuBisCO, który odgrywa kluczową rolę w wiązaniu węgla. Ta genetyczna modyfikacja przekształciła TIE-1 z przeciętnego producenta w wysoce efektywnego, wskazując, że podobne strategie mogą również ulepszyć inne szczepy bakterii.

Badania te, opublikowane w “Microbial Biotechnology” i “Applied and Environmental Microbiology”, wskazują na rosnące znaczenie badania różnorodnych możliwych sposobów produkcji biotworzyw. Jak zauważa Arpita Bose: „Istnieje ogromne globalne zapotrzebowanie na biotworzywa. Można je produkować bez dodawania CO2 do atmosfery i mogą one ulegać całkowitej biodegradacji”. Badania wskazują na potrzebę ciągłych innowacji w technologii biotworzyw, zarówno w zakresie nowych gatunków bakterii, jak i zaawansowanych technik genetycznych.

Bakterie purpurowe są szczególnie intrygujące ze względu na ich zdolność do przekształcania dwutlenku węgla w użyteczne związki w procesie fotosyntezy, przy użyciu pigmentów innych niż chlorofil. Ich naturalna produkcja PHA jako metody magazynowania węgla, w połączeniu z ich zdolnością adaptacji, czyni je doskonałymi kandydatami na producentów biotworzyw.

Patrząc w przyszłość, zespół WashU planuje nadal badać jakość i potencjalne zastosowania biotworzyw wytwarzanych przez te bakterie. Istnieje nadzieja, że rozwój ten doprowadzi do praktycznych rozwiązań w zakresie redukcji odpadów z tworzyw sztucznych i zaoferowania bardziej zrównoważonych opcji materiałowych. Trwające badania podkreślają obiecujący kierunek przyszłych postępów w dziedzinie biotworzyw, potencjalnie oferując realną drogę do sprostania wyzwaniom środowiskowym stawianym przez tradycyjne tworzywa sztuczne.

Źródło: Washington University in St. Louis