Термиты подсказывают, как улучшить производство биотоплива
Разрушительная способность термитов, наносящих ущерб США более чем на $1 млрд ежегодно, может помочь в решении проблемы производства устойчивого топлива.
Исследователи из Университета Флориды (UF) после многолетнего генетического секвенирования начинают использовать способность термитов превращать древесину в топливо. Этот процесс обеспечивается смесью ферментов от симбиотических бактерий и других одноклеточных организмов, живущих в кишечнике термитов, а также ферментами самих термитов.
Команда из Института пищевых и сельскохозяйственных наук UF потратила два года на анализ последовательностей генов более чем 2500 кишечников рабочих термитов. Всего было идентифицировано 6555 генов от термитов и связанной с ними кишечной фауны, участвующих в пищеварении.
Как сообщили исследователи 15 октября в онлайн-журнале Biotechnology for Biofuels, они начали определять, какие из этих генов кодируют ферменты, способные значительно улучшить производство целлюлозного этанола. Это топливо, производимое из несъедобного растительного материала, по оценкам Министерства энергетики США, могло бы заменить половину нашего бензина, если бы процесс производства стал более рентабельным.
«Термиты — уникальные существа, и это исследование помогает получить наиболее полную картину того, как их системы совместно и очень эффективно расщепляют действительно сложные биологические соединения для высвобождения ферментируемых сахаров», — сказал энтомолог UF Майк Шарф, руководитель исследования.
Команда идентифицировала около 200 связанных ферментов, которые помогают расщеплять проблемное растительное соединение — лигноцеллюлозу. Это соединение является самым дорогим барьером для широкомасштабного производства целлюлозного этанола, поскольку для его расщепления требуется интенсивный нагрев или едкие химикаты. Термиты же способны почти полностью расщеплять лигноцеллюлозу в процессе простого пищеварения.
«Кишечник термита — это сложный и экзотический пакет биоразнообразия, который справляется с этими задачами с эффективностью, которой нельзя не восхищаться», — отметила Клаудия Хуссенедер, специалист по молекулярной биологии термитов из Университета штата Луизиана, не участвовавшая в исследовании UF.
В сентябре Шарф и компания Chesapeake-PERL Inc. из Сэвиджа (Мэриленд) получили грант в размере $750 000 от Министерства энергетики США для разработки продукта, который можно использовать при производстве целлюлозного этанола.
Сами термиты и их симбиотические организмы, вероятно, не будут напрямую участвовать в производственных процессах — за исключением своих генов. Шарф пояснил, что гены, продуцирующие ферменты, будут перенесены в более контролируемый организм.
Обычно это означает перенос генов в генетически модифицированные грибы или бактерии. Однако Шарф заявил, что гены, скорее всего, будут перенесены в других насекомых, например, в гусениц, для промышленного производства ферментов.
«Насекомые играли важную роль в функционировании этой планеты на протяжении миллионов лет. Они всё ещё могут многому нас научить», — заключил Шарф.