Ученые Израиля вывели штамм кишечной палочки, поглощающей углекислый газ
Подобные микробы помогут замедлить глобальное потепление
Израильские молекулярные биологи вывели новый штамм кишечной палочки, которые может питаться чистой углекислотой и извлекать энергию из химических реакций с участием молекул CO2. Подобные микробы помогут замедлить глобальное потепление, пишут ученые в статье для научного журнала Cell.
«Переключение «диеты» кишечной палочки, главной «рабочей лошадки» всех биотехнологий, стало большим шагом в сторону решения проблем [производства пищи и топлива на глобальном уровне, а также замедления выбросов парниковых газов]», - прокомментировал исследование один из его авторов, биолог из Института имени Вейцмана (Израиль) Рон Майло.
Первые микробы-аутотрофы, которые могут поглощать простые неорганические химические вещества и извлекать из них энергию, возникли примерно 3,9-3,65 миллиарда лет назад, фактически сразу после того, как на Земле появились все необходимые условия для зарождения жизни. Эти организмы научились использовать для производства сложной органики самые разные вещества, начиная с водорода и заканчивая экзотическими солями железа и соединениями серы.
Одним из самых больших исключений в этом отношении выступал углекислый газ. Земная жизнь научилась использовать его в своих целях только через миллиард лет после ее появления, когда возникли первые фотосинтезирующие организмы. Это связано с тем, что молекулы СО2 необычайно устойчивы с химической точки зрения - для того, чтобы их расщепить, нужно очень много энергии.
Поэтому сегодня на Земле, помимо фотосинтезирующих цианобактерий, нет микробов, которые могут питаться или дышать углекислым газом. Только один вид бактерий, экстремофилы Prosthecochloris aestaurii, которые живут в водах сверхсоленых озер, научился превращать молекулы СО2 в питательные вещества. Для этого они захватывают электроны, которые вырабатывает знаменитая «электробактерия» Geobacter sulfurreducens.
В прошлом, как отмечают Майло и его коллеги, ученые пытались «научить» других микробов питаться углекислым газом, модифицируя их геном и пересаживая в ДНК те гены, которые в теории могут взаимодействовать с углекислотой. На практике подобные эксперименты всегда заканчивались провалом или приводили к появлению бактерий, которые научились поглощать углекислый газ только в присутствии определенных химикатов, которых в природе не существует.
Израильские молекулярные биологи решили эту проблему, подойдя к ней с несколько другой стороны. Они не только пересадили новые сегменты ДНК в геном кишечной палочки, но и отключили часть генов, отвечающих за захват, расщепление и переработку сахаров и прочих органических молекул, которыми питаются эти микробы.
Дальше в дело вступила эволюция. Выращивая микробов в среде, которая была бедна сахарами, но благоприятствовала расщеплению молекул СО2, ученые надеялись, что естественный отбор подтолкнет бактерий постепенно перейти на питание углекислотой.
Как оказалось, подобная методика действительно позволяет очень быстро «научить» кишечную палочку питаться чистой углекислотой, не используя для пополнения запасов энергии внешние источники любой сложной органики. Для этого, как выяснили ученые, в ключевых генах, которые управляют метаболизмом микробов, должны появиться всего 11 мутаций.
Пока у этих штаммов кишечной палочки есть один большой недостаток - они выделяют больше СО2, чем поглощают, так как для его расщепления им нужен источник свободных электронов, в роли которого сейчас используется формалин. В ближайшем будущем, как надеются Майло и его команда, эволюция поможет им создать новые версии кишечной палочки без этого недостатка, которые были бы полностью готовы к борьбе с глобальным потеплением и производству биомассы из атмосферного СО2.
Источник: ТАСС
Ученые будущего: в Израиле началась запись на программы для одаренных детей
На эти уникальные проекты могут записываться отличники и одаренные дети, учащиеся 8-9 классов ("хет"-"тет") со всей страны
Началась запись на программы для одаренных школьников «Альфа», «Одиссея» и «Идея». Эти программы - совместная инициатива Министерства просвещения Израиля и Центра ученых будущего для талантливых и одаренных детей.
На эти уникальные проекты могут записываться отличники и одаренные дети, учащиеся 8-9 классов ("хет"-"тет") со всей страны.
Проект "Альфа" предназначен для одаренных детей. Его цель - обогащение научных знаний, знакомство с научными исследованиями на высоком уровне и приобретение необходимых навыков для самостоятельной работы в научной сфере. Кроме того, "Альфа" предлагает учащимся не только интеллектуальный опыт, но и развитие навыков работы в команде.
В рамках программы участники получают возможность работать с научными деятелями, в инновационных лабораториях и глубоко исследовать интересующие их области. На протяжении всего проекта учащиеся пишут научные работы, которые смогут заменить экзамены на аттестат зрелости ("багрут").
Для выпускников 8-х классов ("хет") "Альфа" - трехгодичная программа, для выпускников 9-х классов ("тет") – двухгодичная. Проект стартует в начале следующего учебного года (2020-2021) в следующих учебных заведениях: Ариэльский университет в Самарии (только для девушек), Тель-авивский университет, Еврейский университет в Иерусалиме, Технион в Хайфе, Институт Вейцмана в Реховоте, Университет Бен-Гуриона в Беэр-Шеве.
Проект "Идея" — новая и уникальная программа разработана для одаренных учащихся, оканчивающих в этом учебном году 9-й класс, в области гуманитарных наук. В рамках программы учащиеся, в числе прочего, пишут научно-исследовательскую работу, которая может быть приравнена к школьному предмету на 5 единиц ("ехидот"). Эта работа будет учитываться в аттестате зрелости ("багрут"). Проект стартует в начале следующего учебного года (2020-2021) в Тель-авивском университете и Еврейском университете в Иерусалиме.
В Министерстве просвещения и в Центре ученых будущего предлагают отличникам, даже тем, кто не был ранее квалифицирован как "одаренный", записываться на программу и пройти экзамен, по результатам которого они смогут стать участниками проекта "Альфа" или "Идея".
Проект "Одиссея" (бывший проект "Изобретатели будущего"): создан по инициативе ныне покойного Шимона Переса, бывшего президента Израиля. Этот проект сформирован совместно с департаментом кибернетики при канцелярии премьер-министра, при поддержке "Фонда Раши" и компании "Меланокс".
Проект "Одиссея" разработан с целью создать подобающие условия для юных талантов в сфере науки и технологий, сформировать выдающуюся научную команду, новое поколение лидеров - изобретателей и ученых израильтян с социальными навыками. "Одиссея" предназначена для одаренных детей и отличников, которые в этом году начали учиться в 8-м ("хет") классе, для учеников с высокими академическими, научно-технологическими и математическими способностями, с творческим мышлением и неординарным складом ума, не боящихся сложных задач, желающих провести время после школы изобретательно и с интересом.
Длительность учебной программы "Одиссея" - 4 года – с 9-го по 12-й класс. Проект подразумевает учебу по академической программе в сфере точных наук наряду с работой в научно-исследовательских лабораториях. Учащиеся приобретают знания и навыки в исследовательской работе и опыт в решении неординарных задач, а также накапливают академические баллы.
Отбор на проект и учеба проводятся в Тель-Авивском университете, Еврейском университете в Иерусалиме, в университете Бен-Гурион в Беэр-Шеве, в Технионе в Хайфе и в академическом колледже Тель-Хай. Содержание программ может отличаться друг от друга - в зависимости от вуза. Записаться можно только в одно учебное заведение, в котором и будет проходить учеба в рамках проекта.
"Вклад в одаренных детей, это прямой вклад в экономическое, общественное и научное будущее нашей страны. Это одна из самых верных и мудрых инвестиций, которое Израиль может и должен сделать, — констатирует Эли Фрид, генеральный директор Центра ученых будущего. — Эти ученики в короткие сроки будут стоять на передовой всех инновационных сфер и позволят нам сохранить интеллектуальное преимущество на Ближнем востоке. Мы особенно подчеркиваем в этих программах общественные и моральные аспекты. Мы верим, что развитие личности и умение работать в команде, это важные навыки, которые необходимы молодому поколению научных лидеров государства Израиль".
"Одаренных детей характеризует широкий кругозор, высокий интеллект и безграничное любопытство, — отмечает Менахем Недлер, начальник отдела одаренных детей в Министерстве просвещения. — Министерство просвещения придает особое значение вкладу в развитие одаренных детей и отличников, будущих лидеров израильского общества".
Источник: 9tv.co.il