Микробы широко используются для расщепления растительной биомассы на сахара, которые можно использовать в качестве устойчивых строительных блоков для новых биосоединений. Получение подходящего микробного сообщества для этого процесса по-прежнему остается методом проб и ошибок. Новые идеи микробного эколога из Гронингенского университета доктора Диего Хавьера Хименеса и его коллег могут сделать рациональный дизайн возможным. Они аргументируют это в статье, опубликованной в журнале Trends in Microbiology 22 июня.
«Ключ в динамике», - говорит Хименес. Длинные и неподатливые биополимеры в растительном материале расщепляются на несколько стадий, на что раньше не обращали внимания. Наиболее распространенным способом создания микробного сообщества для разложения растительной биомассы является метод разбавления: в колбу с растительным материалом в питательной среде инокулируют образец микробиома окружающей среды (например, почвы). После инкубационного периода часть жидкости переносят в свежую колбу с растительной биомассой. После ряда этих шагов сформируется стабильное микробное сообщество.
Разные фазы
«Общая идея в этой области заключается в том, что наиболее распространенные организмы наиболее активно разлагают растительную биомассу», - объясняет Хименес. «Но наша предыдущая работа показывает, что это не всегда так». Хименес изучал динамику микробных популяций во время деградации растительной биомассы. «Мы заметили, что есть разные фазы. На первом этапе происходит расщепление остова растительных полисахаридов. На следующем этапе происходит расщепление боковых цепей». На заключительном этапе оставшиеся молекулы расщепляются на простые сахара.
«Мы заметили, что разные виды микробов важны на разных фазах, что приводит к последовательности», - говорит Хименес. «Литература на самом деле не объясняет этот экологический аспект». Хименес и его коллеги разработали концептуальную модель для описания этой динамики, которую он опубликовал. «Это также означает, что разные ферменты важны на разных этапах. Если вы используете очищенные ферменты для разложения растительной биомассы, вам следует это учитывать. Вы не должны просто класть их туда все сразу.'
Новая концептуальная модель может помочь в разработке оптимизированных микробных сообществ для деградации растительной биомассы, говорит Хименес. «Я получил образование промышленного микробиолога в Pontificia Universidad Javeriana в Колумбии, но защитил докторскую диссертацию на кафедре микробной экологии здесь, в Гронингенском университете. Это дало мне уникальный опыт соединения этих двух областей. Моя цель - использовать идеи микробной экологии для улучшения промышленного разложения растительной биомассы на сахара.'