Obsah žaludků krav pomůže vyrábět biopaliva druhé generace

07.02. 08:00 | Autor:

Krávy ve svých bachorech hostí bakterie využitelné při výrobě biopaliv.

Vyřešit problém s biopalivy, která v současnosti páchají více škody než užitku, mohou bakterie obývající žaludky krav. Přesněji jejich enzymy. Dobytku pomáhají trávit těžko stravitelné buněčné stěny rostlin, v lidmi postavených továrnách by mohly vyrábět biopaliva z rostlinného odpadu.

Dnešní biopaliva se vyrábějí především z rostlinných olejů a jednoduchých cukrů, které lze relativně snadno zpracovat (především z řepky, palmového oleje, kukuřice a cukrové třtiny). Větší část rostlin tímto způsobem využít nelze. Navíc se dnes pro výrobu biopaliv používá rostlinný materiál využitelný jako krmivo pro dobytek nebo lidská potrava. Jedním z důsledků jsou rostoucí ceny potravin, které ohrožují především obyvatele rozvojových zemí.

Pěstování a následné zpracování rostlin bohatých na oleje nebo cukry je navíc tak energeticky náročné, že se během celého procesu vyprodukuje téměř stejné množství oxidu uhličitého, jako kdyby se místo biopaliv použila tradiční fosilní paliva. Někdy vychází celková bilance dokonce v neprospěch biopaliv.

Velké naděje se proto upírají ke druhé generaci biopaliv, vyráběných i z dalších částí rostlin včetně stonků a listů. Má to ale háček. Buněčné stěny jsou tvořeny převážně celulózou (u dřevin také ligninem), kterou většina organismů nedovede rozkládat na jednodušší cukry a využít.

Zvládnou to jen některé bakterie, prvoci a houby, přičemž některé druhy žijí v symbióze v trávicí soustavě mnoha býložravců (od termitů po krávy). Ti se díky nim dostanou k jinak nedostupnému zdroji energie. Pro symbiotické bakterie je toto spojenectví také výhodné, protože mají zajištěno stálé prostředí a neustálý přísun potravy. Vyplatí se jim část z ní „přenechat“ svému hostiteli.

Dělníci z bachoru

Vědci proto hledají způsob, jak mikroorganismy zapřáhnout do práce i mimo žaludky býložravců. Roderick Mackie z Illinoiské univerzity s kolegy z dalších amerických výzkumných institucí nyní v časopise Science informuje o desítkách bakteriálních enzymů, které izoloval z bachorů krav.

Mackieho tým nechal krávy sežrat malé sáčky s prosem. Stěny sáčků byly prodyšné, takže umožnily bakteriím v bachoru, aby se k prosu dostaly. Po 72 hodinách inkubace vědci provedli genetickou analýzu obsahu sáčků.

Objevili téměř 28 tisíc genů, které by se mohly na rozkladu celulózy a dalších polysacharidů na jednodušší cukry podílet. Vybrali ty nejnadějnější a v laboratoři je vložili do bakteriálních buněk. Bakterie podle návodu zapsaného v těchto genech vyrobily devadesát bílkovinných enzymů, z nichž 57 procent se následně při rozkladu celulózy osvědčilo.

Vědci studovali i současné působení více enzymů najednou, protože právě k tomu v žaludku krávy dochází – jednotlivé bakteriální populace spolu na rozkladu rostlinné hmoty spolupracují a pochopení všech jejich vzájemných vazeb je pro použití v průmyslu důležité. V budoucnu tak bude možné pomocí genetických modifikací vytvořit bakterie, jejichž enzymy budou rozkládat celulózu a připravovat tak surovinu pro další zpracování na biopaliva.

Foto: Profimedia , L. Brian Stauffer/University of Illinois