Грибы из навоза могут удешевить производство биотоплива
Исследователи обнаружили, что анаэробные грибы, обитающие в кишечнике коз, лошадей и овец, способны эффективно расщеплять растительную биомассу на сахара для последующего производства топлива. Их естественные ферменты не уступают по эффективности лучшим промышленным аналогам.
Ключевые выводы исследования, опубликованного в Science 18 февраля:
- Рекордный набор ферментов: Природные кишечные грибы обладают самым большим в мире известным набором ферментов (целлюлаз, ксиланаз и других), разлагающих биомассу. Они могут производить сотни ферментов, тогда как промышленные штаммы — около 100.
- Адаптивность: Грибы динамично меняют производимый набор ферментов в зависимости от пищи (древесина, трава, сельскохозяйственные отходы, сахар). Например, они особенно эффективно расщепляют ксилан — гемицеллюлозу, содержащуюся в древесине.
- Промышленный потенциал: Использование этих грибов или их ферментов может сделать переработку биомассы быстрее, дешевле и применимой к более широкому спектру сырья, что откроет новые возможности для биоэнергетики.
Как проходило исследование:
- Сбор образцов: Учёные собрали свежий навоз коз, лошадей и овец (в зоопарке Санта-Барбары и конюшне в Массачусетсе), чтобы получить живые культуры грибов.
- Двойное картирование: Для изучения механизмов
грибов использовались возможности двух научных центров Министерства
энергетики США (DOE) в рамках программы FICUS:
- DOE Joint Genome Institute (JGI) провёл секвенирование мРНК и определил транскриптом — полный набор возможных для производства белков (ферментов).
- Environmental Molecular Science Laboratory (EMSL) идентифицировал фактически производимые белки, создав протеом. Это позволило "нанести ориентиры" на карту транскриптома и выделить именно целевые ферменты, разлагающие биомассу.
Почему это важно для индустрии:
Растительная биомасса (древесина, травы, отходы сельского хозяйства) состоит из сложного комплекса лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, который трудно разрушить. Промышленность часто использует дорогостоящие предварительные обработки теплохимическими методами. Кишечные грибы, миллионы лет эволюционировавшие для переваривания растений, предлагают эффективное природное решение этой проблемы.
Исследование финансировалось U.S. Department of Energy Office of Science, U.S. Department of Agriculture и Institute for Collaborative Biotechnologies. Ведущий автор — Мишель О’Мэлли, профессор химической инженерии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.