Ze světové vědy: Průlom v genetickém inženýrství mikrořas slibuje zelené palivo

Naše civilizace stále do značné míry závisí na fosilních palivech. Problém je v tom, že používání fosilních paliv vede k ničení prostředí, vypouštění velkého množství skleníkových plynů, a hlavně, fosilní paliva jednou dojdou. Fotosyntetické organismy, jako jsou rostliny nebo řasy, vyrábějí organické látky bohaté na energii jen tak, jenom ze slunečního záření a oxidu uhličitého. Tyto organické látky je pak možné použít k výrobě biopaliv.

V dnešní době se biopaliva vyrábějí hlavně z polysacharidů a olejnin, často z druhů plodin, které se zároveň pěstují pro výrobu potravin (1. generace biopaliv) anebo již také občas z odpadní rostlinné biomasy, např. dřeva (2. generace biopaliv). Postupně ale vznikají technologie, které bude možné použít k průmyslové výrobě biopaliv 3. generace, tedy v kulturách mikrořas. Průmysl založený na mikrořasách by přinesl řadu výhod, zejména možnost kontinuálního provozu, a také úsporu plochy, která se stává nedostatkovým zbožím.

Výzkumem biologie a genetiky mikrořas se zabývají i specialisté Botanického ústavu AV ČR, nejen pro ně je však zajímavý průlom ve výzkumu a genetickém inženýrství mikrořas, který uskutečnil tým výzkumné společnosti Synthetic Genomics Inc. se sídlem v kalifornské La Jolle, založené průkopníkem genomiky Craigem Venterem. Jejich výsledky nedávno zaujaly média po celém světě.

Po osmi letech spolupráce Synthetic Genomics se společností ExxonMobil se vědcům povedlo geneticky pozměnit nadějné mikrořasy Nannochloropsis gaditana, velmi drobné mořské eukaryotní řasy ze skupiny Stramenopila (též Heterokonta), která je jedním z nejslibnějších kandidátů pro výrobu biopaliva 3. generace. Vytipovali klíčový transkripční faktor, tedy protein, který reguluje aktivitu řady dalších genů. Když omezili působení tohoto transkripčního faktoru, vedlo to ke zdvojnásobení obsahu lipidů v buňce zmíněných mikrořas, aniž by to mělo vliv na jejich růst.

Dosavadní pokusy zvýšit produkci lipidů u mikrořas obvykle skončily tím, že mikrořasy přestaly růst. V posledních letech bylo právě tohle zásadní překážkou pro vývoj technologií biopaliv 3. generace. Díky genetickému zásahu týmu Synthetic Genomics teď ale mikrořasy mohou mít v buňce až 40 procent lipidů, aniž by se to závažně projevilo na jejich kondici. Mikrořasy se tím pádem dostaly na práh průmyslového využití, které již při takové koncentraci lipidů v buňkách dává smysl.

Ajjawi, I. et al. 2017. Lipid production in Nannochloropsis gaditana is doubled by decreasing expression of a single transcriptional regulator. Nature Biotechnology online 19. 6. 2017.


Nannochloropsis gaditana strain CCMP527. Kredit: Provasoli-Guillard National Center for Marine Algae & Microbiota.