(ഇലക്ട്രോ)കെമിക്കൽ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് CO2 ൽ നിന്ന് ഉൽ‌പാദിപ്പിച്ച് എൻസൈമാറ്റിക് കാസ്കേഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച് മൂല്യവർദ്ധിത ഉൽ‌പ്പന്നങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു കാർബൺ-ന്യൂട്രൽ ബയോഇക്കണോമിയുടെ നട്ടെല്ലായി ഫോർമേറ്റിനെ കാണാൻ കഴിയും. സിന്തറ്റിക് ഫോർമാറ്റിന്റെ സ്വാംശീകരണം വികസിപ്പിക്കുന്നതിലെ ഒരു പ്രധാന ഘട്ടം ഫോർമാൽഡിഹൈഡിന്റെ തെർമോഡൈനാമിക് സങ്കീർണ്ണമായ കുറയ്ക്കലാണ്, ഇത് ഇവിടെ മഞ്ഞ നിറവ്യത്യാസമായി കാണപ്പെടുന്നു. ക്രെഡിറ്റ്: ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെറസ്ട്രിയൽ മൈക്രോബയോളജി മാക്സ് പ്ലാങ്ക്/ഗീസൽ.
ഫോർമിക് ആസിഡിന്റെ സഹായത്തോടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഫോർമാൽഡിഹൈഡാക്കി മാറ്റുന്ന ഒരു സിന്തറ്റിക് മെറ്റബോളിക് പാത മാക്സ് പ്ലാങ്ക് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ സൃഷ്ടിച്ചു, ഇത് വിലയേറിയ വസ്തുക്കൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള കാർബൺ-ന്യൂട്രൽ മാർഗം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഫിക്സേഷനുള്ള പുതിയ അനാബോളിക് പാതകൾ അന്തരീക്ഷത്തിലെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുക മാത്രമല്ല, പരമ്പരാഗത ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽസ്, സജീവ ചേരുവകൾ എന്നിവയുടെ രാസ ഉൽപ്പാദനത്തെ കാർബൺ-ന്യൂട്രൽ ജൈവ പ്രക്രിയകൾ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാനും കഴിയും. കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ബയോകെമിക്കൽ വ്യവസായത്തിന് വിലപ്പെട്ട ഒരു വസ്തുവാക്കി മാറ്റാൻ ഫോർമിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയാണ് പുതിയ ഗവേഷണം തെളിയിക്കുന്നത്.
ഹരിതഗൃഹ വാതക ഉദ്‌വമനം വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന സാഹചര്യത്തിൽ, വലിയ ഉദ്‌വമന സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്നുള്ള കാർബൺ വേർതിരിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് വേർതിരിക്കൽ ഒരു അടിയന്തര പ്രശ്നമാണ്. പ്രകൃതിയിൽ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ സ്വാംശീകരണം ദശലക്ഷക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി നടക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, അതിന്റെ ശക്തി മനുഷ്യനിർമിത ഉദ്‌വമനത്തിന് നഷ്ടപരിഹാരം നൽകാൻ പര്യാപ്തമല്ല.
ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെറസ്ട്രിയൽ മൈക്രോബയോളജിയിലെ ടോബിയാസ് എർബിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകർ. കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള പുതിയ രീതികൾ വികസിപ്പിക്കാൻ മാക്സ് പ്ലാങ്ക് പ്രകൃതിദത്ത ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൃത്രിമ പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിലെ ഒരു സാധ്യമായ ഇന്റർമീഡിയറ്റായ ഫോർമിക് ആസിഡിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള ഫോർമാൽഡിഹൈഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ഒരു കൃത്രിമ ഉപാപചയ പാത വികസിപ്പിക്കുന്നതിൽ അവർ ഇപ്പോൾ വിജയിച്ചു. വിഷാംശം ഉണ്ടാക്കാതെ മറ്റ് വിലയേറിയ വസ്തുക്കൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഫോർമാൽഡിഹൈഡിന് നിരവധി ഉപാപചയ പാതകളിലേക്ക് നേരിട്ട് പ്രവേശിക്കാൻ കഴിയും. ഒരു സ്വാഭാവിക പ്രക്രിയയിലെന്നപോലെ, രണ്ട് പ്രധാന ചേരുവകൾ ആവശ്യമാണ്: ഊർജ്ജവും കാർബണും. ആദ്യത്തേത് നേരിട്ടുള്ള സൂര്യപ്രകാശം മാത്രമല്ല, വൈദ്യുതിയും വഴി നൽകാൻ കഴിയും - ഉദാഹരണത്തിന്, സോളാർ മൊഡ്യൂളുകൾ.
മൂല്യ ശൃംഖലയിൽ, കാർബൺ സ്രോതസ്സുകൾ വേരിയബിൾ ആണ്. ഇവിടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് മാത്രമല്ല ഏക ഓപ്ഷൻ, നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്നത് എല്ലാ വ്യക്തിഗത കാർബൺ സംയുക്തങ്ങളെക്കുറിച്ചുമാണ് (C1 നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കുകൾ): കാർബൺ മോണോക്സൈഡ്, ഫോർമിക് ആസിഡ്, ഫോർമാൽഡിഹൈഡ്, മെഥനോൾ, മീഥെയ്ൻ. എന്നിരുന്നാലും, ഈ പദാർത്ഥങ്ങളെല്ലാം തന്നെ ജീവജാലങ്ങൾക്കും (കാർബൺ മോണോക്സൈഡ്, ഫോർമാൽഡിഹൈഡ്, മെഥെയ്ൻ) ഗ്രഹത്തിനും (ഒരു ഹരിതഗൃഹ വാതകമായി മീഥെയ്ൻ) വളരെ വിഷാംശം ഉള്ളവയാണ്. ഫോർമിക് ആസിഡ് അതിന്റെ അടിസ്ഥാന ഫോർമാറ്റിലേക്ക് നിർവീര്യമാക്കിയതിനുശേഷം മാത്രമേ പല സൂക്ഷ്മാണുക്കളും അതിന്റെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രത സഹിക്കൂ.
"ഫോർമിക് ആസിഡ് കാർബണിന്റെ വളരെ പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന ഒരു ഉറവിടമാണ്," പഠനത്തിന്റെ ആദ്യ രചയിതാവായ മാരൻ നാറ്റർമാൻ ഊന്നിപ്പറയുന്നു. "എന്നാൽ ഇത് ഫോർമാൽഡിഹൈഡിലേക്ക് ഇൻ വിട്രോയിൽ പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നത് വളരെ ഊർജ്ജസ്വലമാണ്." കാരണം, ഫോർമാറ്റിന്റെ ലവണമായ ഫോർമാറ്റ് എളുപ്പത്തിൽ ഫോർമേറ്റ് ഫോർമാൽഡിഹൈഡായി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല. "ഈ രണ്ട് തന്മാത്രകൾക്കിടയിൽ ഗുരുതരമായ ഒരു രാസ തടസ്സമുണ്ട്, ഒരു യഥാർത്ഥ പ്രതിപ്രവർത്തനം നടത്താൻ കഴിയുന്നതിന് മുമ്പ്, ബയോകെമിക്കൽ എനർജിയുടെ സഹായത്തോടെ - എടിപിയുടെ സഹായത്തോടെ നാം അതിനെ മറികടക്കണം."
കൂടുതൽ സാമ്പത്തിക മാർഗം കണ്ടെത്തുക എന്നതായിരുന്നു ഗവേഷകരുടെ ലക്ഷ്യം. എല്ലാത്തിനുമുപരി, മെറ്റബോളിസത്തിലേക്ക് കാർബൺ നൽകുന്നതിന് കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജം ആവശ്യമുള്ളതിനാൽ, വളർച്ചയെയോ ഉൽപാദനത്തെയോ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നതിന് കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും. എന്നാൽ പ്രകൃതിയിൽ അത്തരമൊരു മാർഗമില്ല. “ഒന്നിലധികം പ്രവർത്തനങ്ങളുള്ള ഹൈബ്രിഡ് എൻസൈമുകളുടെ കണ്ടെത്തലിന് കുറച്ച് സർഗ്ഗാത്മകത ആവശ്യമാണ്,” ടോബിയാസ് എർബ് പറയുന്നു. “എന്നിരുന്നാലും, കാൻഡിഡേറ്റ് എൻസൈമുകളുടെ കണ്ടെത്തൽ ഒരു തുടക്കം മാത്രമാണ്. വളരെ മന്ദഗതിയിലുള്ളതിനാൽ ഒരുമിച്ച് കണക്കാക്കാവുന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ചാണ് നമ്മൾ സംസാരിക്കുന്നത് - ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, ഒരു എൻസൈമിന് സെക്കൻഡിൽ ഒന്നിൽ താഴെ പ്രതികരണമേ ഉണ്ടാകൂ. സ്വാഭാവിക പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ആയിരം മടങ്ങ് വേഗതയിൽ മുന്നോട്ട് പോകാൻ കഴിയും. ഇവിടെയാണ് സിന്തറ്റിക് ബയോകെമിസ്ട്രി പ്രസക്തമാകുന്നത്, മാരൻ നാറ്റർമാൻ പറയുന്നു: “ഒരു എൻസൈമിന്റെ ഘടനയും സംവിധാനവും നിങ്ങൾക്കറിയാമെങ്കിൽ, എവിടെ ഇടപെടണമെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാം. അത് വളരെയധികം പ്രയോജനം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്.”
എൻസൈം ഒപ്റ്റിമൈസേഷനിൽ നിരവധി സമീപനങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു: പ്രത്യേക ബിൽഡിംഗ് ബ്ലോക്ക് എക്സ്ചേഞ്ച്, റാൻഡം മ്യൂട്ടേഷൻ ജനറേഷൻ, ശേഷി തിരഞ്ഞെടുക്കൽ. "ഫോർമേറ്റും ഫോർമേറ്റും വളരെ അനുയോജ്യമാണ്, കാരണം അവയ്ക്ക് കോശഭിത്തികളിലേക്ക് തുളച്ചുകയറാൻ കഴിയും. നമുക്ക് സെൽ കൾച്ചർ മീഡിയത്തിലേക്ക് ഫോർമാറ്റ് ചേർക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ഒരു എൻസൈം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഫോർമാൽഡിഹൈഡിനെ കുറച്ച് മണിക്കൂറുകൾക്ക് ശേഷം വിഷരഹിതമായ മഞ്ഞ ചായമാക്കി മാറ്റുന്നു," മാരൻ പറഞ്ഞു. നാറ്റർമാൻ വിശദീകരിച്ചു.
ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള രീതികൾ ഉപയോഗിക്കാതെ ഇത്രയും കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ ഫലങ്ങൾ സാധ്യമാകുമായിരുന്നില്ല. ഇതിനായി, ഗവേഷകർ ജർമ്മനിയിലെ എസ്ലിംഗെനിലെ വ്യാവസായിക പങ്കാളിയായ ഫെസ്റ്റോയുമായി സഹകരിച്ചു. "ഏകദേശം 4,000 വ്യതിയാനങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ഞങ്ങൾ ഞങ്ങളുടെ വിളവ് നാലിരട്ടിയാക്കി," മാരൻ നാറ്റർമാൻ പറയുന്നു. "അങ്ങനെ, ബയോടെക്നോളജിയിലെ സൂക്ഷ്മജീവികളായ ഇ. കോളിയുടെ വളർച്ചയ്ക്ക് ഫോർമിക് ആസിഡിൽ അടിസ്ഥാനം സൃഷ്ടിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, ഇപ്പോൾ, നമ്മുടെ കോശങ്ങൾക്ക് ഫോർമാൽഡിഹൈഡ് മാത്രമേ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയൂ, കൂടുതൽ രൂപാന്തരപ്പെടാൻ കഴിയില്ല."
ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് പ്ലാന്റ് മോളിക്യുലാർ ഫിസിയോളജിയിലെ സഹകാരിയായ സെബാസ്റ്റ്യൻ വിങ്കുമായി സഹകരിച്ച്. മാക്സ് പ്ലാങ്ക് ഗവേഷകർ നിലവിൽ ഇന്റർമീഡിയറ്റുകളെ എടുത്ത് കേന്ദ്ര മെറ്റബോളിസത്തിലേക്ക് കൊണ്ടുവരാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സ്ട്രെയിൻ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. അതേസമയം, ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ എനർജി കൺവേർഷനിലെ ഒരു വർക്കിംഗ് ഗ്രൂപ്പുമായി ചേർന്ന് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിനെ ഫോർമിക് ആസിഡാക്കി മാറ്റുന്ന ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പരിവർത്തനത്തെക്കുറിച്ച് സംഘം ഗവേഷണം നടത്തുന്നു. വാൾട്ടർ ലീറ്റ്നറുടെ നേതൃത്വത്തിൽ മാക്സ് പ്ലാങ്ക്. ഇലക്ട്രോബയോകെമിക്കൽ പ്രക്രിയകൾ വഴി ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്ന കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൽ നിന്ന് ഇൻസുലിൻ അല്ലെങ്കിൽ ബയോഡീസൽ പോലുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളിലേക്ക് "എല്ലാവർക്കും യോജിക്കുന്ന ഒരു പ്ലാറ്റ്‌ഫോം" എന്നതാണ് ദീർഘകാല ലക്ഷ്യം.
റഫറൻസ്: മാരൻ നാറ്റർമാൻ, സെബാസ്റ്റ്യൻ വെങ്ക്, പാസ്കൽ ഫിസ്റ്റർ, ഹായ് ഹെ, സ്യൂങ് ഹ്വാങ് ലീ, വിറ്റോൾഡ് സിമാൻസ്‌കി, നിൽസ് ഗുണ്ടർമാൻ, ഫെയ്യിംഗ് സു “ഫോസ്ഫേറ്റ്-ആശ്രിത ഫോർമാറ്റിനെ ഫോർമേറ്റിനെ ഫോർമാൽഡിഹൈഡാക്കി ഇൻ വിട്രോയിലും ഇൻ വിവോയിലും പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ കാസ്കേഡിന്റെ വികസനം”, ലെനാർട്ട് നിക്കൽ. , ഷാർലറ്റ് വാൾനർ, ജാൻ സർസിക്കി, നിക്കോൾ പാച്ചിയ, നീന ഗൈസെർട്ട്, ജിയാൻകാർലോ ഫ്രാൻസിയോ, വാൾട്ടർ ലീറ്റ്‌നർ, റാമോൺ ഗൊൺസാലസ്, ടോബിയാസ് ജെ. എർബ്, മെയ് 9, 2023, നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
സൈടെക് ഡെയ്‌ലി: 1998 മുതലുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച ടെക് വാർത്തകളുടെ ഹോം. ഇമെയിൽ അല്ലെങ്കിൽ സോഷ്യൽ മീഡിയ വഴി ഏറ്റവും പുതിയ ടെക് വാർത്തകളുമായി കാലികമായി തുടരുക. > സൗജന്യ സബ്‌സ്‌ക്രിപ്‌ഷനോടുകൂടിയ ഇമെയിൽ ഡൈജസ്റ്റ്
കോൾഡ് സ്പ്രിംഗ് ഹാർബർ ലബോറട്ടറീസിലെ ഗവേഷകർ കണ്ടെത്തിയത്, ആർ‌എൻ‌എ സ്പ്ലൈസിംഗ് നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു പ്രോട്ടീനായ എസ്‌ആർ‌എസ്‌എഫ് 1, പാൻക്രിയാസിൽ ഉയർന്ന അളവിൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു എന്നാണ്.