فورماتنى كاربون نېيترال بىئوئىقتىسادنىڭ ئاساسى دەپ قاراشقا بولىدۇ، ئۇ (ئېلېكترو)خىمىيىلىك ئۇسۇللار ئارقىلىق CO2 دىن ئىشلەپچىقىرىلىدۇ ۋە ئېنزىملىق كاسكاد ياكى ئىنژېنېرلىق مىكرو ئورگانىزملار ئارقىلىق قوشۇمچە قىممەتلىك مەھسۇلاتلارغا ئايلاندۇرۇلىدۇ. سۈنئىي فورماتنىڭ ئاسسىمىلياتسىيەسىنى كېڭەيتىشتىكى مۇھىم قەدەم ئۇنىڭ فورمالدېھىدنىڭ تېرمودىنامىكىلىق جەھەتتىن مۇرەككەپ ئەسلىگە كېلىشى بولۇپ، بۇ يەردە سېرىق رەڭ ئۆزگىرىشى شەكلىدە كۆرۈنىدۇ. مەنبە: ماكىس پلانك/گېيسېل. يەر شارى مىكروبىئولوگىيە ئىنستىتۇتى.
ماكىس پلانك ئىنستىتۇتىدىكى ئالىملار كاربون تۆت ئوكسىدنى فورمىك كىسلاتاسىنىڭ ياردىمىدە فورمىك كىسلاتاغا ئايلاندۇرىدىغان سۈنئىي ماددا ئالمىشىش يولىنى ياساپ چىقتى، بۇ ئارقىلىق قىممەتلىك ماتېرىياللارنى ئىشلەپچىقىرىشنىڭ كاربونسىز ئۇسۇلىنى تەمىنلىدى.
كاربون تۆت ئوكسىدنى بېكىتىشنىڭ يېڭى ئانابولىك يوللىرى پەقەت ئاتموسفېرادىكى كاربون تۆت ئوكسىد مىقدارىنى تۆۋەنلىتىشكە ياردەم بېرىپلا قالماي، يەنە كاربون-نېيترال بىئولوگىيىلىك جەريانلار ئارقىلىق ئەنئەنىۋى خىمىيىلىك دورا ئىشلەپچىقىرىش ۋە ئاكتىپ تەركىبلەرنىڭ ئورنىنى ئالالايدۇ. يېڭى تەتقىقاتلار فورمىك كىسلاتاسىنىڭ كاربون تۆت ئوكسىدنى بىئوخىمىيە سانائىتى ئۈچۈن قىممەتلىك ماتېرىيالغا ئايلاندۇرۇش جەريانىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
پارنىك گازى قويۇپ بېرىش مىقدارىنىڭ ئېشىشىنى نەزەرگە ئالغاندا، چوڭ مىقداردىكى قويۇپ بېرىش مەنبەلىرىدىن كاربون سۈمۈرۈۋېلىش ياكى كاربون تۆت ئوكسىدنى سۈمۈرۈۋېلىش جىددىي مەسىلە بولۇپ قالدى. تەبىئەتتە، كاربون تۆت ئوكسىدنىڭ سۈمۈرۈلۈشى مىليونلىغان يىللاردىن بۇيان داۋاملىشىپ كەلمەكتە، ئەمما ئۇنىڭ كۈچى ئىنسانلارنىڭ قويۇپ بېرىشىنى تولۇقلاشقا يەتمەيدۇ.
قۇرۇقلۇق مىكرو بىئولوگىيە ئىنستىتۇتىنىڭ توبىئاس ئېرب رەھبەرلىكىدىكى تەتقىقاتچىلار ماكىس پلانك تەبىئىي قوراللاردىن پايدىلىنىپ، كاربون تۆت ئوكسىدنى بېكىتىشنىڭ يېڭى ئۇسۇللىرىنى ئىجاد قىلدى. ئۇلار ھازىر سۈنئىي فوتوسىنتېزنىڭ ئارىلىق ماددىسى بولغان فورمىك كىسلاتاسىدىن يۇقىرى ئاكتىپلىقتىكى فورمالدېھىد ھاسىل قىلىدىغان سۈنئىي ماددا ئالمىشىش يولىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا مۇۋەپپەقىيەت قازاندى. فورمالدېھىد زەھەرلىك تەسىر كۆرسەتمەي، باشقا قىممەتلىك ماددىلارنى ھاسىل قىلىش ئۈچۈن بىۋاسىتە بىر قانچە ماددا ئالمىشىش يولىغا كىرەلەيدۇ. تەبىئىي جەريانغا ئوخشاش، ئىككى ئاساسلىق تەركىب تەلەپ قىلىنىدۇ: ئېنېرگىيە ۋە كاربون. بىرىنچىسى پەقەت بىۋاسىتە قۇياش نۇرى بىلەنلا ئەمەس، بەلكى ئېلېكتر ئېنېرگىيەسى بىلەنمۇ تەمىنلىنىدۇ - مەسىلەن، قۇياش ئېنېرگىيەسى مودۇللىرى.
قىممەت زەنجىرىدە، كاربون مەنبەسى ئۆزگىرىشچان بولىدۇ. بۇ يەردە كاربون تۆت ئوكسىد بىردىنبىر تاللاش ئەمەس، بىز بارلىق ئايرىم كاربون بىرىكمىلىرى (C1 قۇرۇلۇش ماتېرىياللىرى) ھەققىدە سۆزلەۋاتىمىز: كاربون ئوكسىدى، فورمىك كىسلاتا، فورمالدېھىد، مېتانول ۋە مېتان. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ ماددىلارنىڭ دېگۈدەك ھەممىسى جانلىقلار (كاربون ئوكسىدى، فورمالدېھىد، مېتانول) ۋە يەر شارى (مېتان پارنىك گازى سۈپىتىدە) ئۈچۈن ئىنتايىن زەھەرلىك. پەقەت فورمىك كىسلاتا ئاساسىي شەكلىگە نېيتراللاشتۇرۇلغاندىن كېيىنلا، نۇرغۇن مىكرو ئورگانىزملار ئۇنىڭ يۇقىرى قويۇقلۇقىغا بەرداشلىق بېرەلەيدۇ.
«فورمىك كىسلاتاسى كاربوننىڭ ناھايىتى ئۈمىدۋار مەنبەسى» دەپ تەكىتلەيدۇ بۇ تەتقىقاتنىڭ تۇنجى ئاپتورى مارېن ناتتېرمان. «لېكىن ئۇنى سىناق نەيچىسىدە فورمالدېھىدقا ئايلاندۇرۇش ئېنېرگىيەنى ئىنتايىن كۆپ تەلەپ قىلىدۇ». بۇنىڭ سەۋەبى، فورماتنىڭ تۇزى بولغان فورمات ئاسانلىقچە فورمالدېھىدقا ئايلانمايدۇ. «بۇ ئىككى مولېكۇلا ئوتتۇرىسىدا ئېغىر خىمىيىلىك توسالغۇ بار، ھەقىقىي رېئاكسىيەنى ئېلىپ بېرىشتىن بۇرۇن، بىز بىئوخىمىيىلىك ئېنېرگىيە - ATP نىڭ ياردىمى بىلەن ئۇنى يېڭىشىمىز كېرەك».
تەتقىقاتچىلارنىڭ مەقسىتى تېخىمۇ ئىقتىسادىي ئۇسۇل تېپىش ئىدى. ئاخىرىدا، كاربوننى ماددا ئالمىشىشقا كىرگۈزۈش ئۈچۈن قانچە ئاز ئېنېرگىيە تەلەپ قىلىنسا، ئۆسۈش ياكى ئىشلەپچىقىرىشنى قوزغىتىش ئۈچۈن شۇنچە كۆپ ئېنېرگىيە ئىشلىتىشكە بولىدۇ. ئەمما تەبىئەتتە بۇنداق ئۇسۇل يوق. توبىئاس ئېرب مۇنداق دەيدۇ: «كۆپ خىل فۇنكسىيەگە ئىگە بولغان ئارىلاشما ئېنزىملارنى بايقاش بەزى ئىجادچانلىقنى تەلەپ قىلدى». «قانداقلا بولمىسۇن، نامزات ئېنزىملارنى بايقاش پەقەت باشلىنىش. بىز بىرلىكتە ساناپ بولىدىغان رېئاكسىيەلەر ھەققىدە سۆزلەۋاتىمىز، چۈنكى ئۇلار ناھايىتى ئاستا - بەزى ئەھۋاللاردا، ھەر بىر ئېنزىمدا سېكۇنتىغا بىردىن ئاز رېئاكسىيە بولىدۇ. تەبىئىي رېئاكسىيەلەر مىڭ ھەسسە تېز سۈرئەتتە داۋاملىشىدۇ». مارېن ناتتېرمان مۇنداق دەيدۇ: «ئەگەر سىز بىر ئېنزىمنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە مېخانىزمىنى بىلسىڭىز، قەيەرگە ئارىلىشىشنى بىلىسىز. بۇنىڭ پايدىسى زور بولدى».
ئېنزىمنى ئەلالاشتۇرۇش بىر قانچە ئۇسۇلنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ: مەخسۇس قۇرۇلۇش ماتېرىيالى ئالماشتۇرۇش، تاسادىپىي مۇتاتسىيە ھاسىل قىلىش ۋە سىغىم تاللاش. «فورمات ۋە فورمالدېھىدنىڭ ھەر ئىككىسى ھۈجەيرە تاملىرىغا سىڭىپ كىرەلەيدىغانلىقى ئۈچۈن ناھايىتى ماس كېلىدۇ. بىز ھۈجەيرە يېتىشتۈرۈش مۇھىتىغا فورمات قوشالايمىز، بۇ بىر ئېنزىمنى ئىشلەپچىقىرىدۇ، بۇ ئېنزىم بىر قانچە سائەتتىن كېيىن ھاسىل بولغان فورمالدېھىدنى زەھەرلىك بولمىغان سېرىق رەڭلىك بوياققا ئايلاندۇرىدۇ» دېدى مارېن. ناتتېرمان چۈشەندۈرۈپ.
بۇنداق قىسقا ۋاقىت ئىچىدە يۇقىرى ئۈنۈملۈك ئۇسۇللارنى ئىشلەتمىگەن ھالدا نەتىجىلەرگە ئېرىشىش مۇمكىن ئەمەس ئىدى. بۇنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار گېرمانىيەنىڭ ئېسلىنگېن شەھىرىدىكى سانائەت شېرىكى فېستو بىلەن ھەمكارلاشتى. «تەخمىنەن 4000 خىل ئۆزگەرتىشتىن كېيىن، بىز مەھسۇلات مىقدارىمىزنى تۆت ھەسسە ئاشۇردۇق»، دەيدۇ مارېن ناتتېرمان. «شۇڭا، بىز بىئوتېخنىكا ساھەسىدىكى مىكرو ئورگانىزملارنىڭ ئاساسلىق رولى بولغان E. coli مودېل مىكرو ئورگانىزمىنىڭ فورمىك كىسلاتادا ئۆسۈشىگە ئاساس سالدۇق. قانداقلا بولمىسۇن، ھازىر ھۈجەيرىلىرىمىز پەقەت فورمالدېھىد ئىشلەپچىقىرالايدۇ، ئەمما ئۇنى تېخىمۇ ئۆزگەرتەلمەيدۇ».
ئۆسۈملۈك مولېكۇلا فىزىئولوگىيە ئىنستىتۇتىدىكى ئۇنىڭ ھەمراھى سېباستىيان ۋىنك بىلەن ھەمكارلىشىپ، ماكىس پلانك تەتقىقاتچىلىرى ھازىر ئارىلىق ماددىلارنى ئېلىپ، مەركىزىي ماددا ئالمىشىشقا كىرگۈزەلەيدىغان بىر خىل تۈرنى تەرەققىي قىلدۇرماقتا. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، بۇ گۇرۇپپا خىمىيىلىك ئېنېرگىيە ئايلاندۇرۇش ئىنستىتۇتىدىكى خىزمەت گۇرۇپپىسى بىلەن بىرلىكتە كاربون تۆت ئوكسىدنىڭ فورمىك كىسلاتاسىغا ئېلېكتروخىمىيىلىك ئايلاندۇرۇلۇشى ئۈستىدە تەتقىقات ئېلىپ بارماقتا. ماكىس پلانك ۋالتېر لېيتنېرنىڭ يېتەكچىلىكىدە. ئۇزۇن مۇددەتلىك نىشان ئېلېكتروبىئوخىمىيىلىك جەريانلار ئارقىلىق ئىشلەپچىقىرىلغان كاربون تۆت ئوكسىدتىن ئىنسۇلىن ياكى بىئودىزېل قاتارلىق مەھسۇلاتلارغىچە «ھەممىگە ماس كېلىدىغان بىر سۇپا» قۇرۇشتىن ئىبارەت.
پايدىلىنىش ماتېرىياللىرى: Maren Nattermann، Sebastian Wenk، Pascal Pfister، Hai He، Seung Hwang Lee، Witold Szymanski، Nils Guntermann، Faying Zhu «فوسفاتقا تايىنىدىغان فورماتنى سىناق نەيچىسى ۋە سىناق نەيچىسىدە فورمالدېھىدقا ئايلاندۇرۇش ئۈچۈن يېڭى بىر كاسكادنى تەرەققىي قىلدۇرۇش»، Lennart Nickel.، Charlotte Wallner، Jan Zarzycki، Nicole Pachia، Nina Gaisert، Giancarlo Francio، Walter Leitner، Ramon Gonzalez ۋە Tobias J. Erb، 2023-يىلى 9-ماي، Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: 1998-يىلدىن بۇيانقى ئەڭ ياخشى تېخنىكا خەۋەرلىرىنىڭ مەركىزى. ئېلخەت ياكى ئىجتىمائىي تاراتقۇلار ئارقىلىق ئەڭ يېڭى تېخنىكا خەۋەرلىرىدىن خەۋەردار بولۇڭ. > ھەقسىز مۇشتەرىلىك بىلەن ئېلخەت ئارقىلىق خەۋەردار بولۇڭ.
كولد سپرىڭ خاربور تەجرىبىخانىسىدىكى تەتقىقاتچىلار RNA ئۇلىنىشىنى تەڭشەيدىغان SRSF1 ئاقسىلىنىڭ ئاشقازان ئاستى بېزىدە ئېشىپ كېتىدىغانلىقىنى بايقىدى.