认识 Chonkus:吃碳并像岩石一样下沉的藻类

2024-11-02 09:00   湖北  

[Vojce/Canva]

导 语

Chonkus 在意大利火山海岸附近被发现,其快速生长和自然沉积可以重塑我们的碳捕获方法


这本应是一次简单的探险:一个由国际研究人员组成的团队穿着潜水服,在意大利海岸的一个名叫武尔卡诺岛(Vulcano)的岛屿附近攀爬,并从一片冒泡的海洋中收集水样。相反,他们得到的是完全出乎意料的东西:一种新的蓝藻菌株,如此圆润和沉重,以至于他们给它起了个绰号“Chonkus”。随着发现的进展,这一次并不迷人。它又浓又粘,而且——正如它的名字一样——荒谬的“chonk”。
但是 Chonkus 就像藻类一样,具有一点明星力量。与大多数漫无目的地漂浮在海洋中、只顾自己的事的藻类不同,Chonkus 有两个杀手锏:当有大量二氧化碳时,它会疯狂地生长,它会自然地沉入海底。对于寻找捕获和掩埋多余碳方法的研究人员来说,这使得 Chonkus 成为主要候选人。把它想象成反对气候变化的重量级冠军。偶然发现它的团队详细介绍了应用环境微生物学的整个冒险。


这张“Chonkus”蓝藻的显微镜图像中的白点似乎是藻类制造的碳致密颗粒,这可能解释了为什么它在碳存在下长得如此之大并如此迅速地下沉。[来源:哈佛大学 Wyss 研究所]

“Fat” 藻类为胜利

您可能想知道,“一个人是如何偶然发现神奇的藻类的?好吧,Max Schubert 博士也在问自己一个类似的问题。舒伯特曾在哈佛大学 Wyss 研究所工作,现在在 Align to Innovate 工作,他想探索当你给光合生物(如藻类)提供一点额外的碳时会发生什么。他的理由很简单:如果海洋藻类因为碳相对稀缺而难以生长,那么肯定有一些小动物在富含碳的水域中茁壮成长,也许在这个过程中变得非常厚实。

还有什么地方比 Vulcano 岛更好看,那里的浅火山喷口冒出大量二氧化碳,为任何有胃口的藻类创造天然自助餐?舒伯特和他的同事布雷登·蒂尔尼 (Braden Tierney) 博士都是哈佛校友,他们在哈佛医学院共用实验室长凳时认识了彼此,他们组织了一次探险。Tierney 从 SeedLabs 获得了资金,从科学的各个角落(包括美国和意大利的大学和实验室)组建了一个联盟,并将所有人带到了 Vulcano 充满二氧化碳的海岸。

在那里,在阳光和火山气体的奇异缩影中,他们找到了 Chonkus。似乎它的大小还不够令人印象深刻,细菌做了一个巧妙的小把戏:它沉了下去。是的,你没看错。当大多数藻类像无害的海洋五彩纸屑一样在水中飞来飞去时,Chonkus 像一块微型绿色岩石一样沉入了试管底部。舒伯特将其行为比作“绿色花生酱”。忘掉生物工程吧;这个东西基本上是为工业规模的脱碳而构建的,开箱即用。

与“The Chonk”一起大放异彩

一旦他们将 Chonkus 带回实验室,Schubert 和 Tierney 的团队就没有浪费时间了。他们复制了 Chonkus 喜欢的条件——温暖的气温、充足的光线和无限量的二氧化碳自助餐。他们的培养工作中出现了两种菌株,但 UTEX 3222 抢走了人们的注意力。它的各个细胞比舒伯特以前见过的任何东西都大,因此获得了“Chonkus”的亲切绰号。它不仅看起来笨重;它长得很厚实,形成密集的菌落,任何实验室技术人员都会感到自豪。

但除了它的周长之外,Chonkus 还有更有趣的特征:它在细胞中产生大的碳储存颗粒,而且它的碳含量比它瘦小的亲戚高。当然,它具有那种下沉的品质,这使它成为工业瑰宝。看,当您生产用于工业用途的藻类时,目标是浓缩和干燥物质——这个过程可以占生产成本的 30%。使用 Chonkus,重力可以为您完成一半的工作。

“我们在 Chonkus 中观察到的许多特征在自然环境中本身并不有用,但它们对人类非常有用,”蒂尔尼指出。换句话说,虽然海洋藻类通常以适度的密度生长,但 Chonkus 可以达到高密度水平和更高的温度,这非常适合生物制造。就好像大自然交给了人类一个预先适应的、简洁的、基于藻类的碳封存解决方案——Chonk,大自然的碳捕获容器。

未来的藻类

他们对 Chonkus 研究得越多,就越意识到各种可能性:碳封存、omega-3 脂肪酸的可持续生物生产、抗氧化剂、藻类补充剂——所有这些都在一个胖乎乎的包装中。蓝细菌和 Chonkus 一样,具有从环境中吞噬碳的巧妙特性,这意味着它们可以将碳捕获和生物制造过程结合起来,这本质上是科学家的梦想组合。

至于 Chonkus 的长期前景,舒伯特和蒂尔尼绝不是无所事事的梦想家。他们通过德克萨斯大学藻类培养保藏中心提供了 UTEX 3222 的样品,与各地的科学家分享了这一恩赐。与此同时,蒂尔尼与他人共同创立了 The Two Frontiers Project,这是一个非营利组织,资助探险队在极端环境中发现更多微生物奇特之处——从科罗拉多州的温泉到红海的珊瑚礁。该组织希望找到更多这些自然不合时宜的物种,这些自然不合时宜的特征适合碳捕获、二氧化碳升级再造和珊瑚生态系统恢复。

合著者乔治·丘奇 (George Church) 是哈佛大学和麻省理工学院的著名教授,他强调了部署此类超级细菌的负责任方法。“像 Chonkus 这样的自然进化菌株所固有的特征可能会改变游戏规则,”他说,“但'在制造汽车之前先系好安全带'至关重要。这意味着 Church 的团队也在研究生物遏制策略,因为您不希望 Chonkus 偷偷溜出生物反应器并在当地的池塘里开派对。

文章来源:SynbioBeta


  



武汉丽合智造生物科技有限公司拥有基于全球最大合成生物反应/途径大数据的人工智能定制化创新体系。为了协助产业方(天然产物提取和化学合成等企业),利用绿色合成生物制造工艺,进行“降本增效”,增加商业竞争力,公司推出了大数据和人工智能双驱动的一站式合成生物制造创新工艺"LifeGenius"定制化研发服务为了帮助更多青年科学家进行科研成果转化,司打造了“合生星”产业赋能计划。为了促进行业的智能化发展,承办了全球人工智能+合成生物挑战赛“GAS”活动。


合作请联系,备注公司+名字+职位


人工智能驱动的合成生物途径设计工具:


人工智能驱动的酶挖掘和优化设计工具:


人工智能驱动的合成生物制造工艺优化系统:

合成生物产业动态
针对合成生物产业链的关键环节,知晓全球的相关最新动态。
 最新文章