फॉरमेटला कार्बन-न्यूट्रल बायोइकॉनॉमीचा कणा म्हणून पाहिले जाऊ शकते, जे (इलेक्ट्रो)रासायनिक पद्धती वापरून CO2 पासून तयार केले जाते आणि एंजाइमॅटिक कॅस्केड्स किंवा इंजिनिअर्ड सूक्ष्मजीव वापरून मूल्यवर्धित उत्पादनांमध्ये रूपांतरित केले जाते. सिंथेटिक फॉरमेटचे आत्मसात करण्याच्या विस्तारातील एक महत्त्वाचे पाऊल म्हणजे फॉर्मल्डिहाइडचे थर्मोडायनामिकली जटिल घट, जे येथे पिवळ्या रंगात बदल म्हणून दिसते. क्रेडिट: इन्स्टिट्यूट ऑफ टेरेस्ट्रियल मायक्रोबायोलॉजी मॅक्स प्लँक/गीसेल.
मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूटमधील शास्त्रज्ञांनी एक कृत्रिम चयापचय मार्ग तयार केला आहे जो फॉर्मिक अॅसिडच्या मदतीने कार्बन डायऑक्साइडचे फॉर्मल्डिहाइडमध्ये रूपांतर करतो, ज्यामुळे मौल्यवान पदार्थ तयार करण्याचा कार्बन-तटस्थ मार्ग मिळतो.
कार्बन डायऑक्साइड स्थिरीकरणासाठी नवीन अ‍ॅनाबॉलिक मार्ग केवळ वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडची पातळी कमी करण्यास मदत करत नाहीत तर औषधी आणि सक्रिय घटकांच्या पारंपारिक रासायनिक उत्पादनाची जागा कार्बन-तटस्थ जैविक प्रक्रियांनी घेऊ शकतात. नवीन संशोधनात अशी प्रक्रिया दर्शविली आहे ज्याद्वारे फॉर्मिक अॅसिडचा वापर कार्बन डायऑक्साइडला जैवरासायनिक उद्योगासाठी मौल्यवान पदार्थात रूपांतरित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
हरितगृह वायू उत्सर्जनात वाढ होत असताना, मोठ्या उत्सर्जन स्रोतांमधून कार्बन जप्ती किंवा कार्बन डायऑक्साइड जप्ती ही एक गंभीर समस्या आहे. निसर्गात, कार्बन डायऑक्साइडचे आत्मसात करणे लाखो वर्षांपासून चालू आहे, परंतु त्याची शक्ती मानवनिर्मित उत्सर्जनाची भरपाई करण्यासाठी पुरेशी नाही.
इन्स्टिट्यूट ऑफ टेरेस्ट्रियल मायक्रोबायोलॉजीचे टोबियास एर्ब यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधक. मॅक्स प्लँक कार्बन डायऑक्साइड निश्चित करण्यासाठी नवीन पद्धती विकसित करण्यासाठी नैसर्गिक साधनांचा वापर करतात. त्यांना आता एक कृत्रिम चयापचय मार्ग विकसित करण्यात यश आले आहे जो फॉर्मिक अॅसिडपासून अत्यंत प्रतिक्रियाशील फॉर्मल्डिहाइड तयार करतो, जो कृत्रिम प्रकाशसंश्लेषणात एक संभाव्य मध्यवर्ती घटक आहे. फॉर्मल्डिहाइड कोणत्याही विषारी प्रभावाशिवाय इतर मौल्यवान पदार्थ तयार करण्यासाठी थेट अनेक चयापचय मार्गांमध्ये प्रवेश करू शकतो. नैसर्गिक प्रक्रियेप्रमाणे, दोन मुख्य घटक आवश्यक आहेत: ऊर्जा आणि कार्बन. पहिला केवळ थेट सूर्यप्रकाशाद्वारेच नव्हे तर वीजद्वारे देखील प्रदान केला जाऊ शकतो - उदाहरणार्थ, सौर मॉड्यूल.
मूल्य साखळीत, कार्बन स्रोत परिवर्तनशील असतात. येथे कार्बन डायऑक्साइड हा एकमेव पर्याय नाही, आपण सर्व वैयक्तिक कार्बन संयुगे (C1 बिल्डिंग ब्लॉक्स) बद्दल बोलत आहोत: कार्बन मोनोऑक्साइड, फॉर्मिक अॅसिड, फॉर्मल्डिहाइड, मिथेनॉल आणि मिथेन. तथापि, हे जवळजवळ सर्व पदार्थ अत्यंत विषारी आहेत, सजीवांसाठी (कार्बन मोनोऑक्साइड, फॉर्मल्डिहाइड, मिथेनॉल) आणि ग्रहासाठी (ग्रीनहाऊस गॅस म्हणून मिथेन). फॉर्मिक अॅसिड त्याच्या मूलभूत स्वरूपात तटस्थ झाल्यानंतरच अनेक सूक्ष्मजीव त्याची उच्च सांद्रता सहन करतात.
"फॉर्मिक अॅसिड हा कार्बनचा एक अतिशय आशादायक स्रोत आहे," असे या अभ्यासाचे पहिले लेखक मारेन नॅटरमन यांनी जोर देऊन सांगितले. "पण इन विट्रोमध्ये त्याचे फॉर्मल्डिहाइडमध्ये रूपांतर करणे खूप ऊर्जा-केंद्रित आहे." याचे कारण म्हणजे फॉर्मेट, फॉर्मेटचे मीठ, फॉर्मल्डिहाइडमध्ये सहजपणे रूपांतरित होत नाही. "या दोन रेणूंमध्ये एक गंभीर रासायनिक अडथळा आहे आणि आपण प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया करण्यापूर्वी, आपल्याला जैवरासायनिक ऊर्जा - एटीपीच्या मदतीने त्यावर मात करावी लागेल."
संशोधकांचा उद्देश अधिक किफायतशीर मार्ग शोधणे होता. शेवटी, कार्बनला चयापचयात भरण्यासाठी जितकी कमी ऊर्जा लागते तितकी वाढ किंवा उत्पादन उत्तेजित करण्यासाठी जास्त ऊर्जा वापरली जाऊ शकते. परंतु निसर्गात असा कोणताही मार्ग नाही. टोबियास एर्ब म्हणतात, “अनेक कार्ये असलेल्या तथाकथित हायब्रिड एन्झाईम्सच्या शोधासाठी काही सर्जनशीलता आवश्यक होती.” “तथापि, उमेदवार एन्झाईम्सचा शोध ही फक्त सुरुवात आहे. आपण अशा प्रतिक्रियांबद्दल बोलत आहोत ज्या एकत्रितपणे मोजता येतात कारण त्या खूप मंद असतात - काही प्रकरणांमध्ये, प्रति सेकंद प्रति एंजाइम एकापेक्षा कमी प्रतिक्रिया असते. नैसर्गिक प्रतिक्रिया हजार पट वेगाने पुढे जाऊ शकतात.” येथेच कृत्रिम बायोकेमिस्ट्री येते, असे मारेन नॅटरमन म्हणतात: “जर तुम्हाला एंजाइमची रचना आणि यंत्रणा माहित असेल, तर तुम्हाला कुठे हस्तक्षेप करायचा हे माहित आहे. त्याचा खूप फायदा झाला आहे.”
एन्झाइम ऑप्टिमायझेशनमध्ये अनेक पद्धतींचा समावेश आहे: विशेष बिल्डिंग ब्लॉक एक्सचेंज, यादृच्छिक उत्परिवर्तन निर्मिती आणि क्षमता निवड. "फॉरमेट आणि फॉर्मल्डिहाइड दोन्ही खूप योग्य आहेत कारण ते पेशींच्या भिंतींमध्ये प्रवेश करू शकतात. आपण सेल कल्चर माध्यमात फॉर्मेट जोडू शकतो, जे एक एंजाइम तयार करते जे परिणामी फॉर्मल्डिहाइडला काही तासांनंतर गैर-विषारी पिवळ्या रंगात बदलते," मारेन म्हणाले. नॅटरमन यांनी स्पष्ट केले.
उच्च-थ्रूपुट पद्धतींचा वापर केल्याशिवाय इतक्या कमी कालावधीत निकाल मिळणे शक्य झाले नसते. हे करण्यासाठी, संशोधकांनी जर्मनीतील एसलिंगेन येथील औद्योगिक भागीदार फेस्टोसोबत सहकार्य केले. "सुमारे ४,००० विविधतांनंतर, आम्ही आमचे उत्पादन चौपट केले," मारेन नॅटरमन म्हणतात. "अशा प्रकारे, आम्ही फॉर्मिक अॅसिडवर जैवतंत्रज्ञानातील सूक्ष्मजीव वर्कहॉर्स, ई. कोलाई या मॉडेल सूक्ष्मजीवाच्या वाढीचा आधार तयार केला आहे. तथापि, सध्या, आमच्या पेशी फक्त फॉर्मल्डिहाइड तयार करू शकतात आणि पुढे रूपांतरित होऊ शकत नाहीत."
इन्स्टिट्यूट ऑफ प्लांट मॉलिक्युलर फिजियोलॉजीमधील त्यांचे सहकारी सेबॅस्टियन विंक यांच्या सहकार्याने. मॅक्स प्लँक संशोधक सध्या एक स्ट्रेन विकसित करत आहेत जे मध्यवर्ती घटकांना शोषून घेऊ शकतात आणि त्यांना मध्यवर्ती चयापचयात आणू शकतात. त्याच वेळी, टीम इन्स्टिट्यूट ऑफ केमिकल एनर्जी कन्व्हर्जनमधील एका कार्यगटासह कार्बन डायऑक्साइडचे फॉर्मिक अॅसिडमध्ये इलेक्ट्रोकेमिकल रूपांतरणावर संशोधन करत आहे. वॉल्टर लीटनर यांच्या मार्गदर्शनाखाली मॅक्स प्लँक. दीर्घकालीन ध्येय म्हणजे इलेक्ट्रोबायोकेमिकल प्रक्रियांद्वारे उत्पादित कार्बन डायऑक्साइडपासून इन्सुलिन किंवा बायोडिझेल सारख्या उत्पादनांमध्ये "एक-आकार-फिट-सर्व प्लॅटफॉर्म".
संदर्भ: मारेन नॅटरमन, सेबास्टियन वेंक, पास्कल फिस्टर, है हे, सेउंग ह्वांग ली, विटोल्ड स्झिमान्स्की, निल्स गुंटरमन, फेयिंग झू “फॉस्फेट-आश्रित फॉर्मेटचे इन विट्रो आणि इन व्हिव्होमध्ये फॉर्मल्डिहाइडमध्ये रूपांतर करण्यासाठी नवीन कॅस्केडचा विकास”, लेनार्ट निकेल. , चार्लोट वॉलनर, जान झार्झिकी, निकोल पचिया, नीना गेसर्ट, जियानकार्लो फ्रान्सिओ, वॉल्टर लीटनर, रॅमन गोंझालेझ आणि टोबियास जे. एर्ब, ९ मे २०२३, नेचर कम्युनिकेशन्स.डीओआय: १०.१०३८/एस४१४६७-०२३-३८०७२-डब्ल्यू
सायटेकडेली: १९९८ पासूनच्या सर्वोत्तम तंत्रज्ञान बातम्यांचे घर. ईमेल किंवा सोशल मीडियाद्वारे नवीनतम तंत्रज्ञान बातम्यांसह अद्ययावत रहा. > मोफत सदस्यतासह ईमेल डायजेस्ट
कोल्ड स्प्रिंग हार्बर लॅबोरेटरीजमधील संशोधकांना असे आढळून आले की आरएनए स्प्लिसिंगचे नियमन करणारे SRSF1, एक प्रथिन, स्वादुपिंडात वाढलेले असते.