Микробные реакторы из водорослей производят водород через фотосинтез

Когда клетки погрузили глубоко внутрь капель, уровень кислорода упал до уровня, на котором действуют специальные ферменты - гидрогеназы. Они изменяют привычный фотосинтез: производится водород вместо кислорода

Ученые сконструировали с помощью капель крошечные микробные фабрики-сгустки, которые производят водород вместо кислорода, когда на них падает дневной свет.

Результаты международной исследовательской группы из Бристольского университета и Харбинского технологического института опубликованы в журнале Nature Communications [1].

Обычно клетки водорослей захватывают углекислый газ и с помощью фотосинтеза производят кислород. Исследователи взяли капельки сахара и заполнили их живыми клетками водорослей, чтобы они вырабатывали водород, а не кислород через фотосинтез.

Водород - это чистое топливо с точки зрения выбросов парниковых газов. Однако, чтобы его произвести, требуется много энергии. Это главный недостаток водородного топлива, поэтому важно найти экологически чистый метод производить водород, и это исследование стоит на верном пути.

Исследовали поместили в каждую каплю около десяти тысяч клеток водорослей и спрессовали их с помощью осмотического сжатия. Когда клетки погрузили глубоко внутрь капель, уровень кислорода упал до уровня, на котором действуют специальные ферменты - гидрогеназы.

Эти вещества изменяют привычный фотосинтез: производится водород вместо кислорода. С помощью этой технологии в одном миллилитре воды можно разместить около четверти миллиона микробных фабрик, размером около одной десятой миллиметра.

Чтобы повысить производство водорода, исследователи покрыли живые микрореакторы тонкой оболочкой из бактерий, которые поглощают кислород, соответственно, увеличивают количество клеток водорослей, приспособленных к гидрогеназной активности.

Представленная работа прокладывает путь к фотобиологической чистой энергии в естественных аэробных условиях. «Капли с водорослями и фотосинтезом в синтетических микропространствах предлагают экологически чистый подход к производству водорода».

«Предложенная методика проста. Выработку полезных веществ можно повысить без ущерба для живых клеток. Она обладает гибкостью в настройке. Например, дрожжевые клетки поместили в каплю и получили микробные реакторы, которые производят этанол».

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19823-5

Источник: EurekAlert!