蓝绿色藻类能产生石油

2020-09-24 95藻类

蓝藻,俗称蓝绿藻,能在光的帮助下从水和二氧化碳中产生油。波恩大学最近的一项研究表明了这一点。结果出乎意料:蓝绿色藻类能产生石油,直到现在,人们还认为这种能力是植物所独有的。蓝绿藻作为饲料或燃料的供应商,现在可能也会变得有趣,特别是因为它们不需要耕地。研究结果已经发表在PNAS杂志上。

蓝绿色藻类能产生石油

油菜籽、鳄梨和橄榄树有什么共同点?它们都被人类用来制造油脂。然而,从单细胞海藻到巨大的红杉树,在光的帮助下从水和二氧化碳中产生油的能力是所有植物所共有的。”波恩大学植物分子生理学和生物技术研究所(IMBIO)的生物学家彼得·德尔曼博士解释说:“我们现在首次证明蓝藻也可以做到这一点。”这完全是个惊喜,不仅对我们来说。”

研究背景

到目前为止,专家们一直认为蓝藻缺乏这种特性。毕竟,它们实际上是细菌,即使它们的俗名“蓝绿藻”另有暗示。因此,它们在许多方面与植物有很大的不同:蓝藻与肠道细菌大肠杆菌的关系比橄榄树更为密切。”德尔曼说:“在文献中确实有关于蓝藻可以含有石油的古老报道。”但这些从未得到证实。”

这位科学家多年来一直在IMBIO研究一种酶,这种酶可以催化植物油脂合成的一个步骤。这种酶在叶绿体中很活跃,叶绿体是负责光合作用的绿色细胞成分。正是由于这些,植物能够在阳光的帮助下产生富含能量的化合物。

许多科学家怀疑叶绿体最初来自蓝藻。这是因为它们与其他细菌不同,它们还掌握着植物典型的光合作用,释放氧气。根据这个理论,十亿多年前,一个原始植物细胞“吞下”了一个蓝藻。然后,细菌在细胞中存活,并为其提供光合作用产物。”如果这种内共生体假说是正确的,那么叶绿体的油合成酶可能最初来自蓝藻,”Dörmann解释道。

与植物相似的油脂合成酶

他和他的博士生穆罕默德·艾佐克(Mohammed Aizouq)一起寻求这种可能性。科学家们在各种蓝藻的基因组中寻找一种与植物油合成酶的基因组成相似的基因。成功了:他们在蓝绿藻中发现了一种叫做酰基转移酶的基因;这种植物酶也属于这一类。进一步的测试表明,蓝藻确实用这种酶产生油,即使只是少量。

这一结果一方面从进化生物学的角度来看是有趣的:它表明植物叶绿体中某些油合成机制可能来自蓝藻。然而,现在的植物主要利用其他代谢途径来生产石油。此外,这一结果可能为生产动物饲料或生物燃料开辟新的可能性。这是因为,与油菜籽等油料植物不同,蓝藻的生长不需要耕地——一个装有培养基和充足光、热的容器就足够了。

蓝绿色藻类能产生石油,这可能使它们适合沙漠,例如,在那里,它们可以用来生产汽车发动机用油,而不必与粮食作物竞争。尤其是因为燃烧只会释放蓝藻先前在石油生产过程中从空气中提取的二氧化碳。因此,微生物将为气候保护做出贡献。无论如何,生活在世界海洋中的蓝藻会束缚大量的温室气体。据估计,如果没有它们的贡献,大气中二氧化碳的浓度将是原来的两倍。

“类似的实验已经在绿藻身上进行了,”Dörmann解释道然而,它们更难维持;而且,它们不容易通过生物技术优化以达到最高的产油率。”这可能与蓝藻不同。波恩大学所研究的物种只生产非常少量的石油。”不过,其他物种的生产力可能要高得多,”这位生物学家说。此外,与其他细菌类似,蓝绿藻可以相对容易地进行基因改造。”因此,利用生物技术手段再次大幅提高石油产量是完全有可能的。”

引用

University of Bonn. "Unexpected discovery: Blue-green algae produce oil." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 March 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200305132125.htm.

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