Термиты как источник ферментов для биотоплива
Исследование Университета Пердью показало, что пищеварительная система термитов — одного из самых проблемных домашних вредителей — может стать ключом к эффективному производству биотоплива.
Лаборатория Майка Шарфа обнаружила, что коктейль ферментов из кишечника термитов эффективно преодолевает барьеры, мешающие получению топлива из древесной биомассы. Ферменты кишечника играют ключевую роль в способности насекомых расщеплять древесину.
Результаты, опубликованные в журнале PLoS One, впервые количественно оценили выработку сахаров:
- Ферментами, производимыми самим термитом-хозяином.
- Ферментами симбионтов — простейших, живущих в кишечнике термита и помогающих в переваривании древесины.
«Долгое время считалось, что за переваривание отвечают исключительно симбионты... Мы показали, что ферменты хозяина работают в синергии с ферментами симбионтов. Когда вы объединяете их функции, это как один плюс один равняется четырем», — пояснил Майк Шарф.
Исследователи разделили кишечники термитов и протестировали части с симбионтами и без них на опилках, чтобы измерить образование сахаров.
После идентификации ферментов команда создала их синтетические версии. Гены, ответственные за создание ферментов, были вставлены в вирус, которым кормили гусениц, чтобы те производили ферменты в больших количествах. Тесты показали, что синтетические ферменты также эффективно высвобождают сахар из биомассы.
Три синтетических фермента действуют на разные части биомассы:
- Два фермента высвобождают глюкозу и пентозу (разные сахара).
- Один фермент расщепляет лигнин — жёсткое соединение, образующее клеточные стенки растений.
Лигнин является одним из главных барьеров, блокирующих доступ к сахарам в биомассе. Ферменты термитов и их симбионтов (включая синтетические версии) могут быть более эффективны для удаления этого барьера.
«Мы нашли коктейль ферментов, который создаёт сахара из древесины, и впервые увидели, что хозяин и симбионты могут синергетически производить эти сахара», — заявил Шарф.
Следующим шагом будет идентификация ферментов симбионтов для комбинации с ферментами термита с целью высвобождения максимального количества сахаров из древесного материала, что увеличит выход биотоплива.