Chủ Nhật ngày 05/12/2021 Chào mừng bạn đến với Cổng thông tin điện tử Khoa học và Công nghệ Quảng Trị Cấu trúc Cổng Đăng nhập
Tin tức - Sự kiện: Tin tổng hợp
Cập nhật: Thứ Ba, ngày 10/12/2019

Vi khuẩn tiến hóa trong phòng thí nghiệm chuyển sang tiêu thụ CO2 để sinh trưởng
Trong vòng vài tháng, các nhà nghiên cứu Israel đã tạo ra những chủng Escherichia coli tiêu thụ CO2 làm năng lượng thay thế cho các hợp chất hữu cơ. Thành tựu trong lĩnh vực sinh học tổng hợp này làm nổi bật tính linh hoạt về khả năng trao đổi chất của vi khuẩn và có thể tạo khuôn khổ cho quá trình sinh học không thải cacbon trong tương lai. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Cell.
"Mục đích chính của chúng tôi là xây dựng nền tảng khoa học thuận tiện để tăng cường cố định CO2, giúp giải quyết các thách thức liên quan đến sản xuất thực phẩm và nhiên liệu bền vững và tình trạng nóng lên toàn cầu do khí thải CO2", Ron Milo, nhà sinh học hệ thống tại Viện khoa học Weizmann và là đồng tác giả nghiên cứu nói. "Chuyển đổi nguồn cacbon của E. coli, đặc trưng của công nghệ sinh học, từ cacbon hữu cơ thành CO2 là một bước quan trọng hướng đến xây dựng nền tảng này".

Thế giới của sự sống được chia thành sinh vật tự dưỡng biến đổi CO2 vô cơ thành sinh khối và sinh vật dị dưỡng tiêu thụ các hợp chất hữu cơ. Các sinh vật tự dưỡng chi phối sinh khối trên Trái đất và cung cấp phần lớn thực phẩm và nhiên liệu cho con người. Hiểu rõ hơn các nguyên tắc sinh trưởng tự dưỡng và các phương pháp để tăng cường nó là rất quan trọng cho con đường đến sự bền vững.

Thách thức lớn trong sinh học tổng hợp là tạo ra khả năng tự dưỡng tổng hợp trong một sinh vật dị dưỡng kiểu mẫu. Dù vấn đề tích trữ năng lượng tái tạo và sản xuất thực phẩm bền vững hơn được quan tâm nhiều, nhưng nỗ lực trước đây để tạo ra các sinh vật mô hình dị dưỡng liên quan đến công nghiệp nhằm sử dụng CO2 làm nguồn cacbon duy nhất đã thất bại. Những nỗ lực trước đây để thiết lập chu trình cố định CO2 tự động trong các sinh vật dị nguyên mô hình luôn đòi hỏi phải bổ sung các hợp chất hữu cơ đa cacbon để đạt mức sinh trưởng ổn định.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng quá trình tái tạo trao đổi chất và tiến hóa trong phòng thí nghiệm để biến E. coli thành dạng tự dưỡng. Chủng khuẩn được biến đổi khai thác năng lượng từ formate, có thể được sản xuất điện hóa từ các nguồn tái tạo. Do formate là hợp chất hữu cơ chứa một cacbon không đóng vai trò là nguồn cacbon cho sự phát triển của E. coli, nên nó không hỗ trợ các con đường dị dưỡng. Các nhà nghiên cứu cũng biến đổi chủng này để tạo ra các enzyme không bản địa nhằm mục tiêu cố định và giảm cacbon và để khai thác năng lượng từ formate. Nhưng chỉ riêng những thay đổi này không đủ để hỗ trợ tính tự dưỡng vì quá trình trao đổi chất của E. coli thích nghi với tăng trưởng dị dưỡng.

Để vượt qua thách thức này, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang tiến hóa thích nghi trong phòng thí nghiệm như một công cụ tối ưu hóa trao đổi chất. Họ đã bất hoạt các enzyme liên quan đến sự tăng trưởng dị dưỡng, khiến vi khuẩn phụ thuộc nhiều hơn vào con đường tự dưỡng để sinh trưởng. Ngoài ra, các nhà khoa học còn phát triển các tế bào trong hóa chất chemostat với nguồn cung xyloza đường hạn chế - một nguồn cacbon hữu cơ ức chế các con đường dị dưỡng. Việc cung cấp xyloza ban đầu trong khoảng 300 ngày là cần thiết hỗ trợ đủ cho sự tăng sinh tế bào để bắt đầu tiến hóa. Chemostat cũng chứa nhiều formate và 10% CO2.

Trong môi trường này, lợi thế lớn đối với sinh vật tự dưỡng là tạo ra sinh khối từ CO2 như nguồn cacbon duy nhất, trong khi các sinh vật dị dưỡng phụ thuộc vào xyloza như một nguồn cacbon để sinh trưởng. Sử dụng phương pháp dán nhãn bằng đồng vị, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng vi khuẩn phân lập tiến hóa thực sự ở dạng tự dưỡng, tức là CO2 và không phải là xyloza hoặc bất kỳ hợp chất hữu cơ nào khác hỗ trợ sự tăng trưởng của tế bào.

Bằng cách lập trình tự bộ gen và plasmid của các tế bào tự dưỡng tiến hóa, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chỉ có 11 đột biến được thu nhận thông qua quá trình tiến hóa trong chemostat. Một tập hợp đột biến đã ảnh hưởng đến các gen mã hóa các enzyme liên kết với chu trình cố định cacbon. Loại thứ hai gồm các đột biến được phát hiện trong các gen thường được quan sát là bị đột biến trong các thí nghiệm tiến hóa trong phòng thí nghiệm thích nghi trước đó, cho thấy chúng không nhất thiết phải theo con đường tự dưỡng. Loại thứ ba bao gồm các đột biến trong gen không có vai trò đã biết.

Các tác giả cho rằng hạn chế của nghiên cứu là việc tiêu thụ formate của vi khuẩn giải phóng nhiều CO2 hơn mức được tiêu thụ thông qua cố định cacbon. Ngoài ra, cần nghiên cứu thêm trước khi thảo luận việc mở rộng phương pháp này để sử dụng trên quy mô công nghiệp.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu cung cấp năng lượng thông qua điện tái tạo để giải quyết vấn đề giải phóng CO2, xác định xem liệu các điều kiện môi trường khí quyển có hỗ trợ tính tự dưỡng và giảm các đột biến có liên quan nhiều nhất đến tăng trưởng tự dưỡng hay không.
Nguồn: www.vista.gov.vn
Tin, bài cùng lĩnh vực
Đổi mới công nghệ ở Việt Nam: Đánh giá tác động đến tăng trưởng kinh tế và một số khuyến nghị (29/11/2021)
KHCN Những thách thức và nhu cầu mới đối với khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo trong thời kỳ COVID-19 (24/11/2021)
Techmart Công nghệ sinh học trực tuyến (23/11/2021)
Liệu pháp ức chế PARP trong điều trị ung thư (23/11/2021)
Sử dụng tư vấn khoa học trong việc thiết kế các chính sách ứng phó với đại dịch COVID-19 (19/11/2021)
COVID - 19: Tác động của xu hướng số hóa đối với khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo (17/11/2021)
Tiềm năng ứng dụng Blockchain trong Chính phủ điện tử (17/11/2021)
Xu hướng nghiên cứu công nghệ hóa dầu (02/11/2021)
Xử lý rác thải điện tử: Những xu hướng công nghệ mới (20/10/2021)
Chính sách thúc đẩy đổi mới sáng tạo: Mô hình doanh nghiệp KH&CN dạng khởi nguồn từ viện nghiên cứu, trường đại học (14/10/2021)
Công nghệ enzyme - triển vọng giúp giải quyết vấn đề năng lượng (12/10/2021)
Công nghệ đông khô và triển vọng đơn giản hóa quy trình bảo quản vắc xin (28/9/2021)
Các xu hướng ứng dụng công nghệ sản xuất giấy tissue trong tương lai (08/9/2021)
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong y học (01/9/2021)
Để xây dựng thương hiệu nông nghiệp hữu cơ “made in Vietnam” (20/8/2021)
Vai trò của kỹ thuật hạt nhân và đồng vị trong nghiên cứu và ứng phó với biến đổi khí hậu (20/8/2021)
Xu hướng nghiên cứu công nghệ đốt cháy chất thải phát điện (13/8/2021)
Tiềm năng của vaccine mRNA: Từ COVID đến sốt rét và ung thư (06/8/2021)
Sử dụng chế phẩm vi sinh Pro-QTMIC Bổ sung trong thức ăn nuôi gia súc, gia cầm (16/7/2021)
Thử nghiệm thành công vắc-xin sốt rét từ ký sinh trùng sốt rét sống (07/7/2021)
Liệu pháp tế bào gốc: Hứa hẹn cải thiện các triệu chứng của bệnh tự miễn (05/7/2021)
Nhận diện cấu trúc trong các biến thể SARS-CoV-2 Alpha và Beta (02/7/2021)
Tua-bin gió trục đứng - một giải pháp công nghệ có tiềm năng thương mại hoá trong tương lai (28/6/2021)
Kinh nghiệm quốc tế trong quảng bá đặc sản địa phương ra nước ngoài - Một số gợi ý cho đặc sản Việt Nam (03/6/2021)
Tạo đà cho thanh niên khởi nghiệp (25/3/2021)
Startup giải mã gen Genetica nhận 2,5 triệu USD đầu tư từ Silicon Valley (24/3/2021)
Ghi nhãn hiệu quả sử dụng nước với tiêu chuẩn quốc tế ISO 31600 (23/3/2021)
Ứng dụng thiết bị bay không người lái trong sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (23/3/2021)
Sử dụng ánh sáng cửa sổ sinh học cận hồng ngoại thứ ba tiêu diệt tế bào ung thư (23/3/2021)
Tiềm năng lớn trong ứng dụng tự động hóa ngành công nghiệp sản xuất (11/3/2021)
Tăng cường đổi mới sáng tạo là chìa khóa thúc đẩy phục hồi kinh tế bền vững ở Đông Á (01/3/2021)
Trí tuệ nhân tạo và những lợi ích to lớn đối với ngành dược phẩm (06/01/2021)
ISO 17822: Đánh giá kết quả chính xác trong phòng thí nghiệm y tế (14/12/2020)
Công đoàn Sở KH&CN Quảng Trị: Trao 04 suất quà của CĐVC tỉnh Quảng Trị hỗ trợ đoàn viên, NLĐ thiệt hại nặng do mưa lũ (23/11/2020)
Năng lượng Hydro trong xu hướng chuyển dịch năng lượng của thế giới (28/9/2020)
Hỗ trợ thiết thực cho nông dân triển khai các mô hình kinh tế (07/8/2020)
Giải pháp để phát triển rừng trồng hiệu quả và bền vững (07/8/2020)
Sáng chế trong xu thế công nghệ xanh: Những giải pháp từ nhiều hướng tiếp cận (29/4/2020)
Tổng Bí thư, Chủ tịch Nước gửi thư nhân Ngày Toàn dân hiến máu tình nguyện (24/4/2020)
Nền tảng số: Tương lai của nền kinh tế (31/3/2020)
5 vấn đề pháp lý cơ bản cần chuẩn bị khi khởi nghiệp (23/3/2020)
Triển vọng từ mô hình nuôi hươu sao lấy nhung (18/3/2020)
Vươn lên từ mô hình kinh tế đa cây đa con (03/3/2020)
Bước đột phá trong lĩnh vực AI (03/3/2020)
Quản lý nhãn hiệu sau khi được công nhận (13/02/2020)
Sử dụng vật liệu nano và ánh nắng mặt trời để xử lý nước ô nhiễm thuốc trừ sâu (13/02/2020)
Nhà khoa học trẻ chế keo giúp vết thương mau lành (13/02/2020)
Thiết bị mới phát hiện virus corona nhanh chưa từng có (13/02/2020)
Đề xuất các biện pháp giáo dục kỹ năng sống cho học sinh tiểu học tỉnh Quảng Trị thông qua hoạt động dạy học nhằm đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay (19/02/2020)
Phục vụ cộng đồng nghiên cứu khoa học các công bố khoa học mới nhất về dịch viêm đường hô hấp cấp do chủng mới của virus Corona (06/02/2020)
Tải ứng dụng Khai báo y tế toàn dân NCOV
Ứng dụng trên IOS Ứng dụng trên Android
Thông báo Danh mục tài liệu ôn tập xét tuyển viên chức làm việc tại đơn vị sự nghiệp thuộc Sở Khoa học và Công nghệ năm 2021

Thông báo về việc tuyển dụng viên chức

Thông báo về việc sử dụng dịch vụ công trực tuyến mức độ 3,mức độ 4 trong thực hiện TTHC thuộc thẩm quyền giải quyết của Sở KH&CN

Hiệu quả từ chính sách hỗ trợ, ứng dụng nhân rộng các kết quả KH&CN trên địa bàn tỉnh Quảng Trị
Thống kê truy cập
Số người online 783
Hôm nay 1.204
Hôm qua 6.186
Tất cả 4.577.117
© CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUẢNG TRỊ
Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị
Chịu trách nhiệm: Trần Ngọc Lân, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ. Địa chỉ: 204 Hùng Vương, Đông Hà; ĐT: 0233.3550 382.
Thiết kế và xây dựng: Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN. Ghi rõ nguồn Dostquangtri khi sử dụng thông tin từ website này!