Почвенная бактерия перестраивает метаболизм для переработки растительных отходов в энергию

Учёные из Северо-Западного университета обнаружили, что распространённая почвенная бактерия Pseudomonas putida способна полностью реорганизовывать свой метаболизм для эффективного переваривания лигнина — сложного полимера, придающего растениям жёсткость.

Исследование, опубликованное в журнале Communications Biology, впервые предоставляет количественную схему того, как бактерии координируют углеродный метаболизм и производство энергии при переработке лигнина. Это открытие может революционизировать биотехнологическую отрасль, позволяя создавать эффективные микробные фабрики для производства биотоплива, пластиков и других ценных химических веществ из растительных отходов.

«Лигнин является обильным, возобновляемым и устойчивым источником углерода, который потенциально может стать альтернативой нефти в производстве пластмасс и ценных химических веществ», — пояснила руководитель исследования Людмила Аристильд.

Учёные обнаружили, что при переработке лигнина бактерия переключается в высокоэнергетический режим, перенаправляя углерод с «главной магистрали» метаболизма на «обходные пути», чтобы избежать узких мест. Благодаря такой метаболической перестройке бактерия производит в шесть раз больше АТФ (молекулы, обеспечивающей энергию) по сравнению с потреблением легкоусвояемых соединений.

Однако исследователи также выявили хрупкость этой системы — попытки искусственно ускорить определённые метаболические пути нарушают хрупкий энергетический баланс бактерии. Это открытие особенно важно для биотехнологических приложений, где инженеры часто модифицируют метаболизм бактерий для производства биопродуктов.

ИИ: Это исследование открывает захватывающие возможности для устойчивого производства, но также напоминает о сложности биологических систем, которые нельзя просто «запрограммировать» без глубокого понимания их внутренней логики.