Realizzati batteri Ogm che mangiano aria e divorano CO2

Potrebbero servire a produrre carburanti e cibo grazie a una dieta “verde” priva di zuccheri

[9 Dicembre 2019]

Lo studio “Conversion of Escherichia coli to Generate All Biomass Carbon from CO2” pubblicato su Cell da un team internazionale di ricercatori guidato dall’israeliano Shmuel Gleizer del Department of Plant and Environmental Sciences del Weizmann Institute of Science rivela che sono stati ottenuti dei batteri Escherichia coli in grado di nutrirsi di CO2 e di produrre carbonio organico. Una notizia che potrebbe sembrare promettente per ridurre il potente gas serra utilizzando un batterio molto comune e versatile, ma purtroppo gli Escherichia coli emetterebbero più CO2di quanta ne consumano.

Ma gli scienziati fanno notare che il carbonio organico prodotto dai batteri potrebbe essere utilizzato per produrre carburanti o cibo con emissioni meno elevate delle attuali procedure. Inoltre l’’E. coli si moltiplica mlto velocemente, raddoppiando ogni 20 minuti.

Il team dei ricercatori israeliani ha modificato 11 geni dei batteri, ma questo non bastava perché l’ Escherichia coli). Si decidesse a mangiare CO2 invece che zuccheri. Quindi gli scienziati hanno coltivato in laboratorio diverse generazioni di E. coli limitando ogni volta di più i la loro assunzione di zucchero ed esponendoli a concentrazioni di CO2 fio a 50 volte superiori a quelle presenti sulla Terra. Nel giro di qualche mese, l’E. coli geneticamente modificate sono diventati divoratrici di CO2.

L’Escherichia coli è nota sia per le malattie che provoca che per la crescente resistenza agli antibiotici, ma è anche uno degli organismi più utilizzati e studiati nei laboratori di ricerca. Qualche mese fa dei ricercatori britannici – dopo 15 anni di lavoro .- sono riusciti a rimpiazzare completamente i suoi geni, ottenendo così una versione completamente artfiiciale del batterio.

Al laboratorio di Ron Milo del Weizmann Institute of Science sottolineano che i batteri non hanno semplicemente eliminato lo zucchero dalla loro dieta, ma hanno smesso di mangiare del tutto il loro normale cibo solido, «Cioè, sono stati in grado di costruire tutta la loro biomassa con l’aria».

Lo studio, durato 10 anni, è iniziato identificando i geni essenziali per il processo di fissazione del carbonio, il modo in cui le piante prendono il carbonio dalla CO2 per trasformarlo in molecole biologiche come proteine, DNA, ecc. Il team di ricercatori ha aggiunto e ricablato i geni necessari, scoprendo che molte delle “parti” che erano già presenti nel genoma batterico potevano essere usate così come sono. Hanno anche inserito un gene che ha permesso ai batteri di ottenere energia da una sostanza facilmente disponibile chiamata formiato che può essere prodotta direttamente dall’elettricità e dall’aria e che è in grado di “rinunciare” agli elettroni dei batteri.

Ma poi hanno scoperto che per farli passare alla dieta di CO2 non bastava dare ai batteri i “mezzi di produzione”, c’era bisogno di un altro trucco perché “imparassero” a usassero correttamente il meccanismo, ed è allora che hanno cominciato a togliere gli zuccheri. Quando alcuni batteri hanno “imparato” a farsi piacere la CO2 si sono trovati con un vantaggio evolutivo rispetto a quelli che cercavano ancora di nutrirsi di zuccheri e alla fine i loro discendenti hanno dato vita a una generazione di mangiatori di CO2, riuscendo a vivere in un ambiente saturo di anidride carbonica.

Per verificare se i batteri non facessero in qualche modo degli “spuntini” con altri nutrienti, alcuni E. coli evoluti sono stati alimentati con CO2 contenente un isotopo pesante, il C13.  La successiva analisi ha dimostrato che Gli atomi di carbonio nel corpo dei batteri sono stati tutti estratti direttamente dalla sola CO2» .

I ricercatori ritengono che il nuovo regime alimentare dei batteri potrebbe in definitiva essere salutare per il pianeta.

Milo conclude: «Oggi le aziende biotecnologiche utilizzano colture cellulari per produrre prodotti chimici di base. Tali cellule – lieviti o batteri – potrebbero essere indotte a vivere con una dieta a base di CO2 ed elettricità rinnovabile e quindi essere allevate senza le grandi quantità di sciroppo di mais su cui vivono oggi. I batteri potrebbero essere ulteriormente adattati in modo che invece di prelevare la loro energia da una sostanza come il formiato, potrebbero essere in grado di recuperarla direttamente e quindi immagazzinare quell’energia per un uso successivo come combustibile nella forma di carbonio fissato nelle loro cellule. Tale combustibile sarebbe a emissioni zero se la fonte del suo carbonio fosse la CO2 atmosferica. Il nostro laboratorio è stato il primo a perseguire l’idea di cambiare la dieta di un eterotrofio normale (uno che mangia sostanze organiche) per convertirlo in autotrofismo (“vivere in aria “), All’inizio sembrava impossibile, ma lungo la strada abbiamo imparato numerose lezioni e, alla fine. abbiamo dimostrato che si può davvero fare. I nostri risultati sono una pietra miliare significativa verso il nostro obiettivo di applicazioni scientifiche efficienti e verdi».