Биотопливо и биоразведка для начинающих - Крейг А. Кон

Ваша машина, система отопления вашего дома, ваша газовая плита. Источник большей части потребляемой вами энергии — ископаемое топливо, а это создаёт некоторые проблемы. Во-первых, источники ископаемого топлива ограничены, так что чем больше мы используем, тем меньше остаётся. Во-вторых, высвобождение большого количества углекислого газа в атмосферу при использовании ископаемого топлива делает его главной причиной изменения климата. Биотопливо получают из натуральных, возобновляемых источников, таких как растения, так что в нём заложен потенциал снижения зависимости от ограниченных запасов ископаемого топлива и снижения риска изменения климата. Главный источник биотоплива на сегодняшний день — зёрна кукурузы, из которых производится этанол. Но, во-первых, их запасы ограничены, так что это не решит проблему ограниченности запасов топлива. Во-вторых, на выращивание кукурузы уходит много ресурсов. Внимание, жёлтая карточка! Потенциальное решение — использование целлюлозы вместо зёрен кукурузы для производства этанола. Целлюлоза гораздо более доступна, чем зёрна кукурузы, и для её производства требуется меньше энергии. Между прочим, это самая изобилующая органическая молекула на планете! Целлюлоза — основной ингредиент клеточной стенки растений. Растения производят целлюлозу из воды и углекислого газа в ходе процесса фотосинтеза. В то время как использование ископаемого топлива ведёт к выработке углекислого газа, использование этанола из целлюлозы может помочь изъять часть углекислого газа из атмосферы. Главное препятствие в том, что молекулу целлюлозы, длинную цепь глюкозы, защищённую прочной молекулярной оболочкой, сложно расщепить. Создание этанола на основе целлюлозы предполагает сначала отделение защитной оболочки и затем расщепление целлюлозы на отдельные молекулы глюкозы. Только после распаковки каждой из молекул глюкозы можно начать ферментацию. Но некоторые микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, расщепляют целлюлозу для получения энергии постоянно. Например, корм полочных пород коров — сено или люцерна — богат целлюлозой. Микроорганизмы, живущие в желудках коров, производят фермент под названием целлюлаза, который расщепляет молекулы целлюлозы, чтобы коровы могли использовать остатки для выработки энергии. В настоящее время исследователи изучают подобные микроорганизмы, надеясь найти лучшие способы расщепления целлюлозы, чтобы её можно было использовать для удовлетворения и нашей потребности в энергии. По их мнению, решение лежит в нахождении микроорганизмов, способных производить нужные нам виды целлюлазы. Процесс поиска биологических видов, производящих ценные продукты, называется биопроспектингом. Чтобы определить, способна ли проба микроорганизмов эффективно расщепить целлюлозу, исследователи сначала выращивают микробы в пробирке. Затем они добавляют источник целлюлозы в качестве единственной доступной формы энергии. Если микроб не может синтезировать целлюлазу и расщепить целлюлозу, в пробирке не произойдёт изменений. Но если микроб производит те ферменты, которые нам нужны, он сможет расщепить целлюлозу, использовать её для энергии и разрастись в условиях пробирки. Если проба микробов может расщепить целлюлозу в пробирке, есть вероятность, что его можно будет использовать для создания возобновляемого и устойчивого источника топлива для наших машин на основе целлюлозы.