Badanie to pokazuje, jak inżynieria genetyczna może zwiększyć zdolność bakterii do ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich (REE), kluczowych dla zrównoważonych technologii, oferując bardziej ekologiczną alternatywę dla tradycyjnych, szkodliwych dla środowiska procesów wydobywczych.
Naukowcy z powodzeniem zmodyfikowali genetycznie Gluconobacter oxydans, bakterię wykorzystywaną w biługowaniu, aby skuteczniej ekstrahować REE. Biługowanie to proces, w którym mikroorganizmy rozpuszczają metale z rudy. Zespół skupił się na dwóch kluczowych mechanizmach genetycznych: transporcie fosforanów i utlenianiu glukozy.
Poprzez zakłócenie systemu transportu specyficznego dla fosforanów (w szczególności usunięcie genu pstS), bakterie wytworzyły bardziej kwaśny roztwór, zwiększając biługowanie nawet o 30%. Połączyli to z nadekspresją genu mgdh, który jest zaangażowany w utlenianie glukozy, co dodatkowo obniżyło pH roztworu i zwiększyło ekstrakcję REE nawet o 73%.
Te genetycznie zmodyfikowane bakterie oferują obiecującą drogę do bardziej zrównoważonej ekstrakcji REE. Tradycyjne metody często obejmują agresywne chemikalia i wysokie temperatury, co prowadzi do znacznego zanieczyszczenia środowiska. Biługowanie, zwłaszcza z tymi ulepszonymi bakteriami, może znacznie zmniejszyć ślad środowiskowy produkcji REE, czyniąc zrównoważone technologie bardziej prawdziwie zrównoważonymi.
Gluconobacter oxydans to heterotroficzny mikrob, co oznacza, że zużywa materię organiczną, taką jak cukry, do wytwarzania energii. W tym przypadku przekształca glukozę w biolixiviant, koktajl kwasów organicznych, które rozpuszczają stałą matrycę zawierającą REE. Gen pstS koduje białko sygnałowe fosforanów, podczas gdy mgdh koduje dehydrogenazę glukozy związaną z błoną, enzym kluczowy dla utleniania glukozy.