Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego wyhodowali nowy szczep ekstremofilnej mikroalgi, który będzie można potencjalnie wykorzystać w przemyśle paliwowym, farmaceutycznym, w ochronie środowiska, a także w fundamentalnych badaniach – genetyce, biologii i ewolucji komórki.
Nowy szczep ekstremofilnego krasnorostu wyhodował zespół naukowców z Centrum Nowych Technologii Uniwersytetu Warszawskiego. Jego unikatowe właściwości mogą potencjalnie posłużyć w różnych obszarach gospodarki. Z alg można w tani sposób wytwarzać duże ilości biomasy, które następnie można wykorzystać do produkcji biopaliw. Biomasa może też potencjalnie służyć jako naturalne źródło paliwa wodorowego. Algi, ze względu na swoje właściwości, sprawdzą się także w oczyszczaniu środowisk wodnych i ścieków ze związków metali ciężkich. Jeszcze inne zastosowanie krasnorost może znaleźć w przemyśle farmaceutycznym, który opracowuje leki oparte na masowej produkcji selekcjonowanych białek z medium o wysokiej zawartości siarczanów, azotanów i fosforanów – na przykład szczepionek bazujących na mRNA.
Krasnorosty to typ glonów obejmujący około 5 tys. gatunków. Naukowcy z Centrum Nowych Technologii UW (CeNT UW) pod kierunkiem prof. Joanny Kargul z Laboratorium Fotosyntezy i Paliw Słonecznych wzięli na warsztat algi z gatunku Cyanidioschyzon merolae 10D. Poddawali je kilkuetapowemu procesowi adaptacji do neutralnego pH.
- C. merolae 10D to wyjątkowy gatunek algi, która świetnie radzi sobie w ekstremalnych warunkach wodnych, gdzie występuje szereg silnie toksycznych czynników. W naturze alga ta bytuje w gorących, kwaśnych źródłach pochodzenia wulkanicznego o pH zbliżonym do zera i temperaturze ponad 50 stopni Celsjusza. Alga ta jako jedyny organizm żyje w warunkach tak trudnych, że giną w nich nawet termofilne sinice czy archeony znane z dużych możliwości adaptacyjnych na drodze ewolucyjnego rozwoju. Wulkaniczna mikroalga C. merolae znana jest z bardzo prostej, prymitywnej wręcz budowy oraz wyjątkowo skromnego materiału genetycznego. Ze względu na bardzo ograniczoną liczbę genów C. merolae jest przedmiotem wielu badań prowadzonych przez biologów ewolucyjnych i komórkowych – wyjaśnia w komunikacie prof. Joanna Kargul, z CeNT UW.
Warszawscy naukowcy w swoich eksperymentach z hodowlami komórkowymi C. merolae 10D stopniowo zwiększali pH wody, w której znajdowały się algi. Okazało się, że w krótkim czasie algi wykształciły ewolucyjne zmiany regulacji swoich genów i zaadaptowały się do bytowania w pH zbliżonym do neutralnego (7), w szerokim zakresie temperatur od 18 do 45 stopni Celsjusza.
- To nieprawdopodobne, że zaledwie w ciągu kilku miesięcy gatunek, którego kod genetyczny jest niezmieniony od milionów lat, uległ naturalnej ukierunkowanej ewolucji, adaptując organizm do nowych warunków bytowania. Nie tylko wyhodowaliśmy nowy szczep krasnorostu ze zmienioną regulacją ekspresji genów, ale także opracowaliśmy metodę jego pozyskiwania. Co ważne, nowy szczep algi można bez problemu hodować w warunkach środowiskowych charakterystycznych dla naszego rodzimego klimatu, co znacząco zmniejsza koszty potencjalnych hodowli przemysłowych – wskazuje prof. Joanna Kargul.
Wyhodowany nowy szczep C. merolae 10D wytwarza w obfitości składniki, które potencjalnie można wykorzystać m.in. w przemyśle paliwowym. Są wśród nich nienasycone wolne kwasy tłuszczowe, proteiny i wielocukry. Naukowcy z CeNT podkreślają, że po analizie lipidogramu nowego szczepu wiadomo, iż wykazuje on wyższą produktywność wartościowych składników w porównaniu do szczepów alg obecnie wykorzystywanych w produkcji biopaliw np. w Japonii. Co więcej, algi hodowane dziś na potrzeby produkcji biopaliw wymagają warunków, których utrzymanie jest dość kosztowne, w porównaniu do tych, jakie są wystarczające do rozwoju szczepu wyhodowanego na UW. W nowym szczepie zawartych jest więcej nienasyconych kwasów tłuszczowych w porównaniu do innych alg. Także w odróżnieniu od szczepu pierwotnego, który był przedmiotem badań, wyhodowany nowy szczep osadza obfity biofilm, który może mieć zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.
- Dokonane odkrycie ma duży potencjał komercyjny, który planujemy wykorzystać na kilku polach. Naszym celem jest zawiązanie partnerstw z wybranymi przedsiębiorstwami i uruchomienie projektów badawczo-rozwojowych, by doprecyzować warunki, w jakich nowy szczep mógłby zostać wykorzystany w produkcji biopaliw. Poza tym prowadzony będzie proces popularyzacji, by doprowadzić do wykorzystania odkrycia w bioremediacji, oczyszczaniu ścieków z metali ciężkich oraz ich odzyskiwania. Sprzyjające może być tu to, że nowy szczep krasnorostu toleruje temperaturę typową dla naszego klimatu – mówi dr hab. inż. Przemysław Dubel, kierujący na UW Uniwersyteckim Ośrodkiem Transferu Technologii.
Źródło i fot.: Uniwersytecki Ośrodek Transferu Technologii/ Uniwersytet Warszawski
