مخمر شراب را بگیرید، یک ژن از گیاهی در باتلاق شور به آن بیفزایید و آن را با یک باکتری گمنام از گورستان زباله پرورش دهید تا به یک کارخانه‌ی تولید سوخت زیستی ارزان برای خودروها دست یابید. این برنامه را کریستوفر ویگت زیست‌شناس سنتزی و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا پی‌گیری می‌کنند.

  چند سال است که پژوهشگران در جست‌وجوی راه‌های کارآمدی برای تولید سوخت‌های زیستی از گیاهان هستند. اما این نگرانی وجود دارد که این گیاهان جایگزین گیاهان زراعی راهبردی شوند. بنابراین، تولید سوخت زیستی از مواد سلولزی موجود در دورریزهای گیاهان زراعی، می‌تواند یک گام به پیش باشد.

  هنوز فرایندهای کارآمدی برای انجام این کار وجود ندارد. اما گروه کریستوفر ویگت در جست‌وجوی راهی برآمدند تا میکروب‌ها را وادار به تبدیل سلولز دورریزهای گیاهی به متیل‌هالیدها کنند، زیرا این مواد را می‌توان با یک واکنش کاتالیزوری ساده به بنزین تبدیل کرد.

  شکار آنزیم

  گونه‌های بسیاری از گیاهان و میکروب‌ها، متیل‌هالیدها را با کمک آنزیم متیل‌هالید ترانسفراز به مقدار اندک می‌سازند. چون این آنزیم به طور طبیعی به مقدار اندک یافت می‌شود، گروه ویگت روشی برای به دست آوردن این آنزیم به مقدار فراوان پی‌ریزی کردند.

  آن‌ها در بانک توالی‌های ِ DNA در جست وجوی ژن‌هایی برآمدند که پروتئین‌هایی شبیه متیل‌هالید ترانسفراز تولید می‌کردند. سپس از یک شرکت سازنده‌ی DNA خواستند که89 ژن یافت‌شده را برای آن‌ها بسازد. ژن‌های تولیدی را درون ژنوم باکتری E. coli گذاشتند تا بینند کدام یک از آن‌ها متیل‌هالید بیش‌تری تولید می‌کند. سرانجام توانستند ژن مناسب را از گیاهی به نام Batis maritima (رشد کننده در باتلاق های جنوب شرقی آمریکا و کالیفرنیا) پیدا کنند.

  هم‌کاری میکروب‌ها

  گروه ویگت ژن یافت شده را به درون مخمر وارد کردند تا سوش‌هایی به دست آورند که متیل‌هالیدها را به مقدار فراوان تولید کنند. اما معما هنوز حل نشده بود. آن‌ها نیاز داشتند جانداری پیدا کنند که سلولز را به ملکول‌های کوچک‌تری بشکند تا مخمر بتواند به آسانی آن‌ها را به سوبسترای آنزیم متیل‌هالید ترانسفراز تبدیل کند.

  بیشتر میکروب‌های گوارش‌دهنده‌ی سلولز، به‌کندی رشد می‌کنند و فقط در دماهای به نسبت بالا کارایی بالایی دارند. پژوهشگران به جانداری نیاز داشتند که با همان سرعت مخمر کار کند و در همان دمای حدود 30 درجه پرورش یابد. پس از جست‌و‌جوی بسیار در مقاله‌های علمی سرانجام نامزد مناسبی را پیدا کردند: یک باکتری به نام Actinotalea fermentans که در دهه‌ی 1980 میلادی از گورستان زباله در فرانسه پیدا شده بود.

  این باکتری، استات دفع می‌کند و اگر به تنهایی کشت داده شود، به زودی همین ماده برای خودش چونان زهر می‌شود. اما مخمر می‌تواند استات را به عنوان منبع غذایی به کار ببرد. بنابراین، ویگت و همکارانش این گروه میکروبی را کنار هم چیدند و کارخانه‌ای پدید آوردند که سلولز را به استات و استات را به متیل‌هالید تبدیل می‌کند. این فرایند ارزان است و در دمای پایین انجام می‌شود و به تولید متیل‌هالیدهایی می‌انجامد که می‌توان آن‌ها را به بنزین تبدیل کرد.

  ارزان‌تر از نفت

  پژوهشگران اکنون می‌کوشند این فرایند را کارآمدتر کنند. آن‌ها می‌خواهند ژن‌های مخمرشان را تغییر دهند تا سوخت‌وساز این جاندار را برای تولید ماده‌ی اولیه‌ی بیش‌تر برای آنزیم متیل‌هالید ترانسفراز سوق دهند. در نظر بگیرید این سامانه به کارآمدی مخمر در تبدیل قندها به اتانول کار کند، آن‌گاه بنزین تولیدی این مخمر ارزان‌تر از بنزین به دست آمده از نفت خواهد بود