Helix Magazine

A tudomány összekapcsolása veled

Mi a közös a tehenekben, a hulladéklerakókban és a kőolajtermelésben? Mindegyik metánt termel, az egyik üvegházhatású gáz megköti a hőt a légkörünkben és felmelegíti a bolygót. Ez a gáz erős: a legismertebb üvegházhatású gáz, a szén-dioxid hőmegkötő képességének több mint húszszorosa. A metán egyre nagyobb sebességgel épít a légkörbe, és vastag takarót hoz létre, amely felmelegíti a földet.

A melegedés lassításának egyik módja a metán elpusztítása. Az összetartó kötelékek felszakításával nem lesz képes csapdába ejteni a hőt. De a metán az egyik legnehezebben feltörhető molekula. És bár az embereknek nincs módjuk szétbontani ezt a köteléket, lehetséges, hogy más életformák is megteszik.

Az óceánok mélyén és a mocsarak kúszási terében egyfajta baktérium él, amely a metángáz lebontásának kulcsát tartja. Ezeket a baktériumokat metanotrófoknak nevezik, ez a név szó szerint azt jelenti, hogy „metán által táplált”. A metanotrófok metánfogyasztással élik túl az extrém körülményeket. Egy egyedi fehérjét, metán-mono-oxigenázt vagy MMO-t tartalmaznak. Az MMO egy enzim, amely erős fegyvert tartalmaz: fémet. Az MMO-ban lévő rézfém tárolt energiát használ fel a szupererős metánkötés megsemmisítésére és az MMO-val az egyetlen ismert fehérjévé a Földön, amely képes szétválasztani a metánt.

Soo Ro, a Northwestern University végzős hallgatója azon dolgozik, hogy megértse, hogyan bontják le az MMO-k a metánt természetesen. Ro tagja Dr. Amy Rosenzweig laboratóriumának, amely azt vizsgálja, hogy az MMO-k hogyan használják fel a rézet a metánban lévő kötések szétbontására.

Ro azt vizsgálja, hogy egy speciális típusú MMO, a részecske MMO (pMMO) hogyan bontja le a metánt annak külső széleiben. Ehhez először Ro-nak és laboratóriumának többi tagjának metanotrófokat kell tennie - a baktériumokat, amelyek természetesen tartalmazzák az MMO-t. Ezt a folyamatot úgy indítja, hogy a metanotrófokat 12 liter cukros vörös folyadékkal eteti; ez arra ösztönzi a baktériumokat, hogy exponenciálisan osztódjanak. A metanotrófok egy fém bioreaktorban nőnek, amely a labor padjától a mennyezetig terjed. Egy hét leforgása alatt a bioreaktor belsejében lévő folyadék buborékokból áll és vörösről sárgára változik. A hét végén Ro körülbelül 100 gramm baktériumot gyűjt össze - egy kis citrom baktériumtömegét.

De a metanotrófok finomak; néha nem nőnek, és Ro-nak el kell kezdenie az egész folyamatot. Miután Ro-nak elegendő baktériuma van a kísérletek elvégzéséhez, gyorsan kell dolgoznia, különben az általa kivont fehérjék kiesnek az oldatból és elveszítik biológiai funkciójukat.

Míg az óra ellen dolgozik, Ro-nak kritikus óvintézkedéseket is meg kell tennie: a metánnal végzett munka meglehetősen veszélyes lehet. A metanotrófokhoz metán szükséges a túléléshez, ezért Ro óriás bioreaktora tele van vele. A metán egy színtelen, szagtalan gáz, amely szivárgása esetén hatalmas tüzet okozhat. Ro-nak és laboratóriumainak extra biztonsági intézkedéseket kell tenniük a metán használatakor, például ellenőrizniük kell a gázvezetékek eltömődését, és szappant kell alkalmazni minden olyan csomópontra, amely felrobban és habzik, ha a robbanó gáz távozni kezd.

Kihívásai ellenére ez a fáradságos folyamat megéri Ro-nak. Reméli, hogy kutatásai fenntartható módon vezetnek az üvegházhatású gázok atmoszférából történő eltávolításához. "A metán kibocsátás csak tovább fog növekedni" - magyarázza Ro. "Annak megértésével, hogy a fehérje, a pMMO hogyan használja fel a rézt a metán lebontására, a kémikusok szintetikus katalizátorokat hozhatnak létre, amelyek utánozhatják a kémiai anyagokat a metán helyreállítása céljából." És ez még nem minden. Hozzáteszi: "A biotechnológiai oldalon tervezhetünk metanotrófokat metánfogyasztásra, és ezt bioüzemanyaggá alakíthatjuk, így az energia nem pazarolható a levegőbe."

Ro megjegyzi, hogy ezen a ponton: „A terület még mindig korlátozottan ismeri a metanotróf baktériumokat. Minél jobban megértjük a metanotrófokat, annál könnyebb lesz biokémiai elemzéseket végrehajtani és biotechnológiai platformokat létrehozni. " Ro arra számít, hogy a mezőnynek még legalább egy évtizede van a metanotrófok működésének megértésétől, mégis reménykedik a jövőben. Úgy véli, hogy alapvető biológiai tanulmányai valamikor kézzelfogható hatást gyakorolnak a globális felmelegedésre.