Jak zrobić z węgla cukier

Badacze z Harvard Medical School podjęli wyzwanie, jakim jest zrozumienie całego cyklu węgla: od sposobu, w jaki z atmosfery przyswajany jest przez rośliny, oceany, glebę, skorupę ziemską i jak dostaje się z powrotem do atmosfery. Wnioski, do jakich doszli naukowcy, ogłosili w dzisiejszym wydaniu magazynu „Science”.

[srodtytul]Niezwykły układ[/srodtytul]

– Światowy ocean jest nasycony tymi organizmami – powiedziała Pamela Silver, profesor biologii w Harvard Medical School. – Przez studiowanie mechanizmu pochłaniania dwutlenku węgla możemy zrozumieć, jak działa skomplikowany układ, któremu na imię Ziemia. Jestem wstrząśnięta tym, co się dzieje w oceanach, czego dotąd nie rozumieliśmy. Jest wiele sposobów na wykorzystanie tej wiedzy.

Pałeczkowatego kształtu sinice są jednymi z najpopularniejszych organizmów na Ziemi.

40 proc. obiegu dwutlenku węgla w przyrodzie odbywa się z udziałem tych prymitywnych organizmów. Te mikroorganizmy dosłownie „połykają” węgiel.

Każda z komórek sinic posiada wyspecjalizowane „fabryki” przerabiające dwutlenek węgla na paliwo. „Fabryki” są uporządkowane przestrzennie i niezwykle wydajne. Aby pochłaniać dwutlenek węgla, sinice budują wyspecjalizowane organelle – karboksysomy. Przechwytują dwutlenek węgla i przerabiają go na cukier potrzebny im do życia.

Zespół badaczy pod kierunkiem Davida Savage i Bruno Afonso dodał fluoryzujący znacznik do białka, które bierze udział w budowie karboksysomów.

Pojedyncze białko zwane parA odpowiada za organizację przestrzenną karboksysomów. Następnie naukowcy pozwolili rozwijać się komórkom sinic, obserwując je pod mikroskopem.

Karboksysomy układały się w uporządkowane przestrzenne struktury, zależnie od wielkości komórki.

– Dotychczas traktowaliśmy sinice jak worki wypełnione enzymami, ale takie wyobrażenie legło w gruzach – powiedział Bruno Alonso. – To białko działa wewnątrz komórki jak menedżer. Bakteria pozbawiona tego białka nie jest w stanie zbudować uporządkowanej struktury z karboksysomów. Mniejsza ilość tych organelli nie zapewnia sinicom dostatecznej ilości energii do przeżycia – dodał Alonso.

Komórki, które mają mniej karboksysomów, dzielą się wolniej, a ich zdolność pochłaniania dwutlenku węgla jest 50 proc. mniejsza.