Ученые научили микроб перерабатывать отходы в ценные химикаты

Кукурузные отходы могут стать новым сырьем для химической промышленности. Помогла бактерия-рекордсмен.

«Царица полей» кукуруза — однолетнее растение. До сих пор стебли кукурузы после сбора урожая шли в основном в компост. Теперь им может найтись более рациональное применение.

Источник: https://commons.wikimedia.org/

Биоинженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего создали новый штамм микроба рода Pseudomonas, который способен одновременно и быстро перерабатывать три основных сахара, содержащихся в кукурузных стеблях. Разработка может помочь превратить сельскохозяйственные отходы в дешевое сырье для производства красителей и других востребованных продуктов. Результаты экспериментов публикует журнал Nature Communications.

Проблема давно известна биотехнологам: растительные отходы содержат смесь различных сахаров — прежде всего глюкозы, ксилозы и арабинозы. Большинство микроорганизмов предпочитает одни вещества другим, из-за чего переработка идет медленно и не слишком эффективно. Исследователи решили заставить бактерию работать по принципу «ешь все, что дают».

Профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Адам Файст (слева) и Сунхва Ву, научный сотрудник Feist Lab в инженерной школе Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Источник: https://phys.org/

Сахарный микс

Команда под руководством профессора биоинженерии Адама Файста (Adam Feist) использовала разработанную в университете роботизированную платформу ALEbot. Она месяцами круглосуточно проводила параллельные эксперименты, направляя эволюцию микроорганизмов вида Pseudomonas putida в нужное русло. При этом рядом с этими бактериями постоянно находились и другие потенциальные «подрядчики». В результате удалось получить универсальный штамм, который не специализируется на одном типе сахара, а эффективно потребляет сразу все три.

По словам авторов работы, ключевым оказалось создание условий, при которых P. putida могла победить пищевых конкурентов только в случае полного освоения всей смеси сахаров. Такой подход позволил вывести не привередливых «узких специалистов», а всеядных «универсалов».

Пути катаболизма глюкозы, ксилозы и арабинозы в штамме JE3692. Источник: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75974-x

Источник: https://phys.org/

От сельхозотходов до синего красителя — один микробный шажок

После этого ученые усложнили задачу: модифицировали бактерию так, чтобы она производила индигоидин — синий пигмент, который может использоваться для окрашивания тканей. Эксперимент показал, что новый штамм подходит не только для переработки растительного сырья, но и для получения полезной промышленной продукции.

Авторы считают, что такие микроорганизмы будут особенно востребованы в будущем, когда промышленность начнет активнее использовать неоднородное и дешевое сырье — от сельскохозяйственных остатков до смешанных пластиковых отходов.

Мы создали с помощью эволюции бактериальный штамм, способный быстро и одновременно поглощать все три сахара, содержащиеся в кукурузных стеблях.

Адам Файст

 руководитель исследования.

Pseudomonas putida — грамотрицательная палочковидная почвенная бактерия-сапрофит. Она обладает разносторонним метаболизмом и поддается генетическим манипуляциям, что делает его распространенным организмом, используемым в исследованиях, биоремедиации и синтезе химических веществ и других соединений. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) включило штамм P. putida KT2440 в список штаммов, сертифицированных по уровню безопасности системы Хозяин-переносчик 1-го уровня (HV-1), что указывает на его безопасность при использовании без каких-либо дополнительных мер предосторожности. Таким образом, использование P. putida во многих исследовательских лабораториях предпочтительнее, чем некоторых других видов Pseudomonas, таких как, например, синегнойная палочка, которая является условно-патогенным микроорганизмом.

Источник: https://commons.wikimedia.org/

Перспективность подхода подтверждают и другие исследования. Так, Hi-Tech Mail ранее рассказывал о штаммах Pseudomonas putida, используемых для переработки древесного отхода лигнина в ценные химические соединения.