I ricercatori hanno copiato il modo in cui gli organismi producono sostanze chimiche tossiche senza danneggiarsi, aprendo la strada a una produzione più ecologica di prodotti chimici e combustibili.

La nuova tecnica, pionieri degli scienziati dell'Imperial College di Londra, potrebbe ridurre la necessità di utilizzare combustibili fossili per creare prodotti chimici, plastica, fibre e combustibili.

Attualmente, molte sostanze chimiche utili sono prodotte da combustibili fossili, che richiedono l'estrazione mineraria, sono di fornitura limitata, e interrompere il ciclo del carbonio. Un'alternativa è quella di ingegnerizzare microrganismi come Escherichia coli ( E. coli ) e cianobatteri per produrre in modo più sostenibile le sostanze chimiche direttamente dall'anidride carbonica atmosferica.

Però, molte delle sostanze chimiche che possono essere prodotte in questo modo sono tossiche per i microrganismi, riducendo la loro capacità di produrre grandi quantità in modo economico.

Ora, copiando il modo in cui gli organismi naturali gestiscono le proprie sostanze chimiche tossiche, i ricercatori hanno dimostrato che i batteri possono essere programmati per produrre sostanze chimiche senza danneggiare anche la crescita.

Questo concetto potrebbe essere utilizzato per produrre sostanze chimiche utili, plastica e persino combustibili, che potrebbe ridurre ulteriormente la necessità di combustibili fossili e contribuire a ridurre al minimo il cambiamento climatico. La nuova tecnica e un primo proof of concept sono pubblicati oggi in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Il ricercatore capo Dr. Patrik Jones, dal Dipartimento di Scienze della Vita dell'Imperial, disse:"Abbiamo guardato ciò che già fa la natura, a proprio vantaggio, e applicato l'idea alla biotecnologia, a nostro vantaggio».

Organismi come piante e lieviti a volte producono sostanze chimiche che sono tossiche per loro, quindi per conservarli in modo sicuro, apportano piccole modifiche alle sostanze chimiche per renderle innocue. Le sostanze chimiche risultanti sono note come "derivati", e può essere restituito all'originale, forma tossica attraverso una chimica relativamente semplice.

Il team ha preso questa idea e ha utilizzato l'ingegneria genetica per programmare E. coli e cianobatteri per produrre 1-ottanolo, una sostanza chimica attualmente utilizzata nei profumi, che è tossico per i batteri. Hanno quindi aggiunto un ulteriore set di istruzioni per E. coli quindi produrrebbe due diversi derivati ​​dell'1-ottanolo entrambi meno dannosi.

I ricercatori affermano che se questo dovesse essere ampliato per i sistemi industriali, i batteri ingegnerizzati produrrebbero il derivato non tossico dell'1-ottanolo, che verrebbe poi recuperato e ritrasformato chimicamente in 1-ottanolo, pronto per l'uso.

Il team ha scoperto che il loro sistema produceva 1-ottanolo senza influenzare la crescita dei batteri. Hanno anche scoperto che il sistema produceva più 1-ottanolo di un sistema senza la fase di derivatizzazione, che pensano sia legato al fatto che il derivato non solo è meno tossico ma anche più solubile nell'acqua o nel solvente circostante.

Il dottor Jones ha detto:"Una sostanza chimica più solubile può allontanarsi dalle cellule più rapidamente, dove è meno probabile che interferisca con uno qualsiasi dei processi dei batteri".

Ora il team ha mostrato il concetto di creare derivati ​​usando microrganismi programmati, vogliono creare un sistema completo, dalla produzione del derivato al recupero della sostanza chimica desiderata.

Questo li aiuterà a perfezionare il processo, e potenzialmente scalarlo per l'uso in ambienti industriali.