Альтернативным путем получения биотоплива может являться привлечение целлюллолитического гриба Gliocladium roseum (рисунок) для получения биодизеля.
Рисунок – Gliocladium roseum электронная фотография тела гриба и колония на питательной среде (первое фото в статье)
В дождевых лесах Патагонии обнаружен микроскопический гриб, который живет на растениях, способный производить дизельное топливо. В малых, конечно, количествах, но генные инженеры уже готовы поработать над ним.
Микроскопический гриб Gliocladium roseum способен продуцировать целый набор различных углеводородов, весьма близок к той смеси, широко используется сегодня как топливо. Полученный таким образом материал уже получил название «микодизель». — «Это единственный известный нам организм, который синтезирует такое важное сочетание горючих материалов, — радуется руководитель группы, сделавшая находку, профессор Гэри Стробел (Gary Strobel). — Хорошо еще и то, что грибок может производить его из обычной целлюлозы ».
Эндофитами называют грибы, обитающие в тканях растений. Gliocladium roseum обитает в лесах Патагонии, на дереве эвкрифия сердцелистная (Eucryphia cordifolia). Изучая микрофлору, живущего на этом растении, ученые сделали отбор различных его тканей и органов, и подвергали их действию достаточно сильного антибиотика, полученного из грибка Muscodor albus. В таких условиях почти все микроорганизмы погибают — но Gliocladium roseum оказался на удивление жизнестойким. И только заинтересовавшись этим грибом, из-за того что он «выжил», они, к удивлению, обнаружили целый спектр горючих углеводородов и их производных.
Чтобы определить, какие именно вещества вырабатывает гриб, ученые вырастили его в лаборатории, получили экстракт плодового тела гриба и идентифицировали компоненты, содержавшиеся в нем, с помощью масс-спектрометра. К большому удивлению исследователей, они обнаружили, что Gliocladium roseum производит такие углеводороды, как октан, 1-октен (углеводород содержащий двойную связь между атомами углерода), гептан и гексадекан. Все эти вещества входят в состав дизельного топлива. По мнению ученых, Gliocladium roseum выделяют углеводороды чтобы убивать другие грибы, «претендующие» на их место.
Грибы, производящие те или иные компоненты топлива, были известны ученым давно. Однако до сих пор не удавалось обнаружить гриб, синтезирующий целый «дизельныго коктейля». Gliocladium roseum производит небольшое количество углеводородов, однако гены гриба, отвечающие за синтез этих химикатов, можно «вставить» в геномы микроорганизмов, которые будут обеспечивать «производственные масштабы» синтеза.
На самом деле, углеводороды «производят» многие микроорганизмы. Однако именно Gliocladium roseum синтезирует длинноцепочечные молекулы, состав которых весьма схож с обычным дизтопливом, и все, что ему для этого нужно — простая целлюлоза. «Когда сегодня получают биодизель, ресурсом служат растения, которые перерабатываются микроорганизмами, — добавляет Гэри Стробел. — Но раньше растения приходилось обрабатывать, получая подходящий субстрат. Наш же гриб может синтезировать прямо из целлюлозы — целый этап в производстве биодизеля можно теперь пропускать».
Действительно, вместе с другими сложными полисахаридами лигнином и гемицеллюлозой, целлюлоза является основным материалом, из которого построены прочные стенки растительных клеток. В природе переработкой занимаются бактерии и грибы. Подавляющее большинство животных переваривать их неспособны, и сельские хозяйства всего мира, по оценкам, проводят ежегодно 430 млн тонн таких «отходов». Если использовать их для получения биотоплива по современной технологии, придется всю эту массу обрабатывать ферментами — целлюлазами, которые превращают целлюлозу в хорошо усваиваемый сахар. И только потом микроорганизмы превращают сахар в топливный спирт. Так что возможности грибка Gliocladium roseum «работать» непосредственно с целлюлозой — ценный дар для человечества.
У Гэри Стробел есть и другая интересная идея, связанная с этим грибом. Он говорит: «Открытие может пролить новый свет на наше знание о происхождении ископаемого топлива. Самая популярная теория говорит о том, что в природе нефть образовалась из останков ископаемых растений и животных, подвергавшихся действию колоссального давления глубоко под землей, в течение миллионов лет. Но раз Gliocladium roseum может производить топливо и в обычных условиях — не были ли похожи организмы источниками и тех запасов нефти, которыми мы пользуемся сегодня? «
Действительно, человечество уже потратило (как считается) большую часть мировых запасов нефти, а вопрос о том, откуда она взялась, как и раньше остается окончательно невыясненным.
До сих пор все промышленные схемы, предполагающие расщепление целлюлозы для получения тех или иных веществ (в основном, этилового спирта — перспективного биотоплива), были основаны на использовании бактерий. Так, ученые из Университета Мэриленда разработали схему технологического процесса получения этанола из растительного материала с помощью микроорганизмов Saccharophagus degradans.
Материал статьи любезно предоставил Дохторук Андрей, ст. каф. Микробиология и вирусология, Днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара