Mächtige Ideen: Fungus Sex für Treibstoff gezwungen

Anmerkung der Redaktion: Diese gelegentliche Serie betrachtet kraftvolle Ideen - einige existieren, einige futuristisch - um das moderne Leben zu tanken und zu elektrifizieren.

Einem Pilz zu helfen, Sex zu haben, könnte zu besseren Möglichkeiten führen, Biokraftstoffe herzustellen.

Um erneuerbare Biokraftstoffe herstellen zu können, anstatt sie aus den Zuckern in Nahrungspflanzen zu gewinnen, wollen Forscher Organismen einsetzen, die Hunderte von Millionen Tonnen Zellulose in Sägemehl, Unkraut und anderen Pflanzenabfällen verwerten können, die andernfalls vergeudet würden.

Ein besonders vielversprechender Organismus beim Abbau von Zellulose ist der Bodenpilz Trichoderma reesei. Es wurde ursprünglich auf den Salomon-Inseln während des Zweiten Weltkriegs entdeckt und verzehrte die Leinwand und Kleidungsstücke der US-Armee.

Die Verbesserung dieses Pilzes war schwierig, weil die Wissenschaftler dachten, dass er asexuell war, was bedeutete, dass er verschiedene nützliche Stämme nicht zusammen für Nachkommen züchten konnte, die besser zum Abbau von Zellulose geeignet waren.

Jetzt finden Forscher in Österreich, dass dieser Pilz doch nicht asexuell ist. Zum ersten Mal nach seiner Entdeckung vor mehr als 50 Jahren haben Forscher es zum Sex gemacht.

Die Gruppe, zu der dieser Pilz gehört, Trichoderma, umfasst mehrere hundert Arten, einschließlich sexueller und asexueller Arten. Durch die Untersuchung ihrer DNA entdeckten die Forscher die für die Paarung verantwortlichen Gene und fanden sie in Trichoderma reesei, was beweist, dass sie theoretisch zu Sex fähig war. Es konnte jedoch die weibliche Rolle nicht übernehmen.

Frühere Studien hatten gezeigt, dass Trichoderma reesei tatsächlich genetisch identisch mit einem anderen Pilz, Hypocrea jecorina, war, der sowohl die männliche als auch die weibliche Rolle übernehmen konnte. Den Wissenschaftlern gelang es, Hypocrea jecorina erfolgreich mit zwei mutierten Trichoderma reesei-Stämmen zu paaren, von denen bekannt ist, dass sie besonders gut Cellulose mit vorhandenen Wildstämmen abbauen.

Obwohl Forscher in der Vergangenheit den Pilz mit Strahlung oder Chemikalien dosieren konnten, um zufällig potentiell nützliche Mutationen zu erzeugen, "war es nicht möglich, nützliche Mutationen effizienter Produktionsstämme zu kombinieren", sagte die Forscherin Monika Schmoll, Mikrobiologin an der Technischen Universität Wien. "Jetzt ist es möglich, diese Stämme zu durchqueren und ihr genetisches Material zu mischen. Natürlich gibt es keine Garantie, dass die Kombination von Eigenschaften tatsächlich zu noch besseren Belastungen führt, aber in vielen Fällen wird es funktionieren."

Sex kann auch zu mehr Fit-Belastungen führen. Die Methoden zur Herstellung von Mutanten könnten zu Stämmen von Trichoderma reesei führen, die gut sind, um Enzyme herzustellen, die Zellulose abbauen, aber andererseits "manchmal ziemlich arm und hilflos aussehen", erklärte Schmoll. Durch die Kreuzung einer solchen Mutante mit einem gewöhnlichen "Wildtyp" -Stamm des Pilzes "besteht die Möglichkeit, die hohe Enzymproduktion zu bewahren, aber Mutationen zu beseitigen, die Wachstum und Fitness durch Ersatz durch Wildtyp-Gene reduzieren."

Diese Erkenntnisse könnten zu besseren und kostengünstigeren Möglichkeiten zur Herstellung von Biokraftstoff führen. "Ich würde mich freuen, dass Tankstellen eines Tages aus Bioabfällen mit Abfall und Pflanzenmaterial bezahlbares Bioethanol verkaufen", sagte Schmoll. Die Forscher stellten auch fest, dass Trichoderma Arten einschließt, die Pflanzen helfen, indem sie schädliche Pilze töten, und Wege zu finden, Stämme von ihnen zusammen zu züchten, könnte Landwirten helfen.

In Zukunft wollen Schmoll und ihre Kollegen herausfinden, was in Trichoderma reesei zu dieser Abwesenheit von Weibchen führt. Wenn sie es könnten, könnten sie die Situation umkehren, erklärte sie.

Die Forscher stellten ihre Ergebnisse online am 10. August in den Proceedings der National Academy of Sciences vor.

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