Бактерии-мутанты пожирают угарный газ: скоро заводы будут работать на том, что раньше убивало

Казалось бы, угарный газ (CO) — смертельный яд для большинства живых организмов. Но ученые совершили прорыв: они научили бактерию Thermoanaerobacter kivui не только выживать в его присутствии, но и использовать его как источник энергии! Это открытие, описанное в Nature Communications, может изменить подход к переработке отходов и производству биотоплива.

Бактерия, которая любит то, что убивает других

T. kivui — уникальный микроорганизм. Она выдерживает высокие температуры и способна синтезировать сложные органические соединения из простых веществ, таких как CO₂ и водород. Это делает её идеальным кандидатом для промышленного использования, особенно в переработке растительных отходов в синтез-газ.

Но главная проблема заключалась в том, что угарный газ токсичен даже для неё. Однако исследователи нашли решение: они постепенно адаптировали бактерию к CO, и произошло невероятное — T.kivui не просто перестала его бояться, но и начала использовать его как единственный источник углерода и энергии.

"Сначала бактерия преодолела страх перед угарным газом, а затем научилась жить за его счет", — объясняет Стефан Пфлюгль, один из авторов исследования.

Секрет быстрой адаптации — "прыгающий ген"

Удивительно, но бактерия приспособилась всего за несколько поколений. Учёные выяснили, что ключевую роль сыграл транспозон — мобильный генетический элемент, который случайно изменил метаболизм микроорганизма.

Транспозоны — это "генетические путешественники": они могут перемещаться по ДНК, вызывая мутации. В данном случае именно такой элемент помог T.kivui освоить новый, казалось бы, непригодный для жизни ресурс.

От уксусной кислоты к биотопливу

Изначально модифицированная бактерия производит уксусную кислоту, но с помощью генетических правок её можно заставить синтезировать и более ценные вещества:

Этанол (используется в топливе)
Изопропанол (применяется в химической промышленности)

Это открывает путь к циркулярной экономике, где даже вредные выбросы превращаются в полезные продукты.

CRISPR и Hi-TARGET: точное редактирование генома

Чтобы ускорить процесс, учёные использовали систему CRISPR/Cas — молекулярные "ножницы", позволяющие точно редактировать ДНК.

"Наша технология Hi-TARGET позволяет удалять, изменять или вставлять гены с почти 100% эффективностью", — говорит Пфлюгль.

Благодаря этому удалось создать штамм бактерий, который не только устойчив к CO, но и способен производить сложные соединения из бедных энергетических субстратов.