Mecanismos para a maior tolerância à acidez no knockdown de CA2 N. oceanica . Crédito:WEI Li
A rápida elevação do nível de dióxido de carbono atmosférico levou ao aquecimento global e à acidificação dos oceanos. Microalgas, responsável por quase 40 por cento da fixação global de dióxido de carbono na Terra, estão na vanguarda da batalha da humanidade contra as mudanças climáticas, já que muitos deles são capazes de converter diretamente a luz solar e o dióxido de carbono industrial em combustíveis para transporte e nutrientes ricos em energia.
Contudo, a alta concentração de dióxido de carbono nos gases de combustão geralmente inibe o crescimento de microalgas industriais. Portanto, reduzindo o chamado "CO 2 efeito de envenenamento, "ou seja, melhorando a tolerância a altos níveis de CO 2 , tornou-se uma prioridade no desenvolvimento de supermicroalgas para fixação de carbono.
Em um novo estudo publicado em Engenharia Metabólica , uma equipe de cientistas liderada pelo Prof. XU Jian do Instituto Qingdao de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos (QIBEBT), Academia Chinesa de Ciências (CAS), e o Prof. Ansgar Poetsch da Ruhr University, desenvolveu uma maneira de melhorar a tolerância a altos níveis de CO 2 nas microalgas produtoras de óleo industrial Nannochloropsis.
A equipe de pesquisa começou descobrindo que CA2, uma enzima chave do mecanismo de concentração de carbono (CCM), é um sensor chave do nível de CO extracelular 2 . Então, em vez de melhorar a função do sensor, eles reduziram sua atividade por meio do knockdown do gene baseado em RNAi. Surpreendentemente, os mutantes foram capazes de crescer 30 por cento mais rápido do que as células do tipo selvagem a 5 por cento de CO 2 nível no gás de combustão, mais de 100 vezes maior do que o CO de 0,04 por cento 2 nível encontrado no ar. Além disso, esta vantagem foi persistente sob vários tipos de fotobiorreatores e uma ampla gama de escalas de cultivo.
Em tempos antigos, CO atmosférico da Terra 2 nível era muitas vezes maior do que hoje. Ao longo de milhões de anos de evolução, os CCMs de microalgas, cujo papel era concentrar CO 2 moléculas em torno da máquina de fixação de carbono predominante chamada RuBisCO, tiveram que se adaptar gradualmente a níveis cada vez mais baixos de CO atmosférico 2 .
Portanto, regulando negativamente a atividade do CCM, a equipe de pesquisa basicamente voltou no tempo desse processo evolutivo e devolveu o CCM moderno ao seu antigo CO alto 2 -forma habitual. Este esforço de "anti-evolução" por cientistas melhora a tolerância da microalga a altos níveis de CO 2 ambientes, como o encontrado nos gases de combustão.
Esta nova estratégia tem implicações gerais para o desenvolvimento de microalgas produtoras de óleo industrial, bem como culturas alimentares, sob circunstâncias em que altos níveis de carbono são benéficos ou mesmo necessários.
Essas circunstâncias podem surgir não apenas na conversão industrial de gases de combustão para reduzir as emissões de carbono e mitigar o aquecimento global, mas também à medida que a humanidade explora o espaço em busca de seu próximo lar. Por exemplo, em Marte, o planeta mais promissor para servir como segundo lar da humanidade devido à sua curta distância da Terra, o nível de CO 2 chega a 95 por cento. Assim, mudar essa atmosfera hostil para uma amigável aos humanos é uma obrigação antes que Marte possa ser chamado de lar.
