Meccanismi per la maggiore tolleranza all'acidità nel knockdown CA2 N. oceanica . Credito:WEI Li
La rapida elevazione del livello di anidride carbonica nell'atmosfera ha portato al riscaldamento globale e all'acidificazione degli oceani. Microalghe, che rappresentano quasi il 40% della fissazione globale di anidride carbonica sulla Terra, sono in prima linea nella battaglia dell'umanità contro il cambiamento climatico, poiché molti di loro sono in grado di convertire direttamente la luce solare e l'anidride carbonica industriale in combustibili per il trasporto e nutrienti ricchi di energia.
Però, l'elevata concentrazione di anidride carbonica nei fumi generalmente inibisce la crescita di microalghe industriali. Perciò, riducendo la cosiddetta "CO 2 effetto avvelenamento, " cioè., miglioramento della tolleranza ad alti livelli di CO 2 , è diventata una priorità nello sviluppo di super microalghe per la fissazione del carbonio.
In un nuovo studio pubblicato su Ingegneria metabolica , un team di scienziati guidati dal Prof. XU Jian del Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Accademia cinese delle scienze (CAS), e il prof. Ansgar Poetsch della Ruhr University, sviluppato un modo per migliorare la tolleranza a livelli elevati di CO 2 nella microalga industriale petrolifera Nannochloropsis.
Il team di ricerca ha iniziato scoprendo che CA2, un enzima chiave del meccanismo di concentrazione del carbonio (CCM), è un sensore chiave del livello di CO . extracellulare 2 . Quindi, invece di migliorare la funzione del sensore, hanno ridotto la sua attività attraverso il knockdown del gene basato su RNAi. Sorprendentemente, i mutanti sono stati in grado di crescere il 30% più velocemente delle cellule di tipo selvatico con un 5% di CO 2 livello nei fumi, oltre 100 volte superiore allo 0,04% di CO 2 livello trovato nell'aria. Inoltre, questo vantaggio era persistente con vari tipi di fotobioreattori e un'ampia gamma di scale di coltivazione.
In tempi antichi, CO . atmosferica terrestre 2 livello era molte volte superiore a quello odierno. In milioni di anni di evoluzione, i CCM delle microalghe, il cui ruolo era quello di concentrare la CO 2 molecole attorno al prevalente macchinario di fissazione del carbonio chiamato RuBisCO, hanno dovuto adattarsi gradualmente a livelli sempre più bassi di CO . atmosferica 2 .
Perciò, down-regolando l'attività CCM, il team di ricerca ha essenzialmente riportato indietro l'orologio di questo processo evolutivo e riportato la moderna CCM al suo antico alto contenuto di CO 2 -forma abituale. Questo sforzo "anti-evoluzione" degli scienziati migliora la tolleranza della microalga all'elevata CO 2 ambienti, come quello che si trova nei gas di scarico.
Questa nuova strategia ha implicazioni generali per lo sviluppo di microalghe industriali produttrici di petrolio e colture alimentari, in circostanze in cui livelli elevati di carbonio sono utili o addirittura necessari.
Queste circostanze possono verificarsi non solo nella conversione industriale dei gas di scarico per ridurre le emissioni di carbonio e mitigare il riscaldamento globale, ma anche mentre l'uomo esplora lo spazio alla ricerca della sua prossima casa. Per esempio, su Marte, il pianeta più promettente per servire come seconda casa dell'umanità a causa della sua breve distanza dalla Terra, il livello di CO 2 raggiunge il 95 per cento. Così, cambiare questa atmosfera ostile in un'atmosfera a misura d'uomo è un must prima che Marte possa essere chiamato casa.
