Żyją w lodowcach, wiecznej zmarzlinie i głębinach oceanów, a ich enzymy działają tam, gdzie inne zamarzają. Dr Mateusz Kutyła z Katedry Mikrobiologii Przemysłowej i Środowiskowej UMCS tłumaczy, dlaczego mikroorganizmy zimnolubne mogą pomóc w transformacji energetycznej – od mleka bezlaktozowego po pranie w zimnej wodzie – a na końcu możesz sprawdzić, ile zapamiętałeś z tej mikrobiologicznej wyprawy na lodowiec.
Europa stopniowo wyczerpuje tradycyjne zasoby energii, takie jak węgiel i gaz, a ich pozyskiwanie drożeje. Aż 58% energii pochodziło z importu, co uzależnia kontynent politycznie i gospodarczo od państw eksportujących surowce. Import jest wprawdzie tańszy niż rozwijanie własnych technologii, ale żeby gospodarka mogła dalej rosnąć, Europa musi być jak najbardziej niezależna energetycznie.
Według dr. Mateusza Kutyły transformacja energetyczna może iść dwiema drogami, które warto rozwijać równocześnie:
Właśnie w tej drugiej drodze swoją szansę mają mikroorganizmy zimnolubne.
Mikroorganizmy zimnolubne, nazywane też psychrofilami i psychrotrofami, to bakterie, archeony, grzyby i mikroalgi, które najlepiej radzą sobie w niskich temperaturach – często poniżej 15°C, a czasem nawet poniżej zera. Naturalnie występują w lodowcach, wiecznej zmarzlinie, na obszarach polarnych, w głębinach oceanów i wysoko w górach.
Przez lata uchodziły za biologiczną ciekawostkę. Dziś badania pokazują, że mogą być ważnym narzędziem zrównoważonego rozwoju.
Psychrofile przystosowały się do zimna na kilka sposobów. Mają elastyczne błony komórkowe bogate w nienasycone kwasy tłuszczowe, specjalne białka chroniące przed krystalizacją lodu oraz enzymy, które pracują bardzo wydajnie w niskiej temperaturze.
W ekosystemach polarnych i wysokogórskich rozkładają materię organiczną i biorą udział w obiegu węgla i azotu. Są podstawą wielu lokalnych łańcuchów pokarmowych. Wraz z topnieniem lodowców naukowcy odkrywają kolejne mikroorganizmy, które przez tysiące lat były uwięzione w lodzie – i mogą mieć duży potencjał biotechnologiczny.
Najwięcej obiecuje biotechnologia. Enzymy psychrofilne trafiają do przemysłu spożywczego, detergentowego i farmaceutycznego oraz do biotechnologii środowiskowej. Skoro działają w niskich temperaturach, procesy technologiczne zużywają mniej energii, a to oznacza m.in. mniejszą emisję dwutlenku węgla.
Ekspert UMCS wymienia przykłady:
Ciekawostka: obniżenie temperatury prania z 40 do 20°C zmniejsza zużycie energii o połowę. Gdyby wszystkie gospodarstwa domowe w Europie prały w 20°C, zaoszczędziłyby około 10 TWh – mniej więcej połowę rocznego zapotrzebowania na energię średniego europejskiego kraju.
Potencjał jest duży, ale przeszkód nie brakuje. Wiele gatunków trudno wyizolować i wyhodować, a wiedza o ich genomach jest wciąż niepełna. Potrzebne są też regulacje etyczne i prawne dotyczące korzystania z biologicznych zasobów obszarów polarnych.
Dalsze badania powinny łączyć biologię molekularną, ekologię i technologię oraz rozwijać inżynierię genetyczną i biologię syntetyczną – tak, by produkować enzymy naśladujące cechy enzymów psychrofilnych.
Mikroorganizmy zimnolubne to niedoceniany, ale ważny element biosfery. Wpływają na funkcjonowanie ekosystemów i procesy klimatyczne, a ich enzymy mogą pomóc przemysłowi i domom zużywać mniej energii. Komentarz dr. Mateusza Kutyły powstał w cyklu „Okiem eksperta” Centrum Prasowego UMCS – dla studentów biotechnologii i mikrobiologii to dobry przykład tego, jak badania z laboratorium mogą trafić do codziennego życia.
5 pytań · minuta
poleca:
