ఫార్మేట్‌ను కార్బన్-న్యూట్రల్ బయోఎకానమీకి వెన్నెముకగా చూడవచ్చు. దీనిని (ఎలక్ట్రో)కెమికల్ పద్ధతులను ఉపయోగించి CO2 నుండి ఉత్పత్తి చేసి, ఎంజైమాటిక్ కాస్కేడ్‌లు లేదా ఇంజనీరింగ్ చేయబడిన సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి విలువ-జోడించిన ఉత్పత్తులుగా మారుస్తారు. సింథటిక్ ఫార్మేట్ యొక్క సమీకరణను విస్తరించడంలో ఒక ముఖ్యమైన దశ, దాని థర్మోడైనమికల్‌గా సంక్లిష్టమైన ఫార్మాల్డిహైడ్ క్షయకరణం. ఇది ఇక్కడ పసుపు రంగు మార్పుగా కనిపిస్తుంది. క్రెడిట్: ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెరెస్ట్రియల్ మైక్రోబయాలజీ మాక్స్ ప్లాంక్/గీసెల్.
మాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లోని శాస్త్రవేత్తలు ఫార్మిక్ ఆమ్లం సహాయంతో కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మాల్డిహైడ్‌గా మార్చే ఒక కృత్రిమ జీవక్రియ మార్గాన్ని సృష్టించారు, ఇది విలువైన పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కార్బన్-న్యూట్రల్ మార్గాన్ని అందిస్తుంది.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ స్థిరీకరణ కోసం కొత్త అనాబాలిక్ మార్గాలు వాతావరణంలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ స్థాయిలను తగ్గించడంలో సహాయపడటమే కాకుండా, ఔషధాలు మరియు క్రియాశీల పదార్థాల సాంప్రదాయ రసాయన ఉత్పత్తిని కార్బన్-న్యూట్రల్ జీవ ప్రక్రియలతో భర్తీ చేయగలవు. ఫార్మిక్ ఆమ్లాన్ని ఉపయోగించి కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను జీవరసాయన పరిశ్రమకు విలువైన పదార్థంగా మార్చగల ఒక ప్రక్రియను కొత్త పరిశోధన ప్రదర్శిస్తుంది.
గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలు పెరిగిన నేపథ్యంలో, భారీ ఉద్గార వనరుల నుండి కార్బన్‌ను నిల్వ చేయడం లేదా కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను వేరుచేయడం అనేది ఒక అత్యవసరమైన సమస్య. ప్రకృతిలో, కార్బన్ డయాక్సైడ్ సమీకరణ ప్రక్రియ లక్షలాది సంవత్సరాలుగా జరుగుతోంది, కానీ మానవజనిత ఉద్గారాలను భర్తీ చేయడానికి దాని శక్తి ఎంతమాత్రం సరిపోదు.
మాక్స్ ప్లాంక్‌లోని ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెరెస్ట్రియల్ మైక్రోబయాలజీకి చెందిన టోబియాస్ ఎర్బ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధకులు, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను స్థిరీకరించడానికి కొత్త పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయడానికి సహజ సాధనాలను ఉపయోగిస్తున్నారు. కృత్రిమ కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఒక సంభావ్య మధ్యంతర పదార్థమైన ఫార్మిక్ ఆమ్లం నుండి, అత్యంత చర్యాశీలత గల ఫార్మాల్డిహైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ఒక కృత్రిమ జీవక్రియ మార్గాన్ని అభివృద్ధి చేయడంలో వారు ఇప్పుడు విజయం సాధించారు. ఫార్మాల్డిహైడ్ ఎటువంటి విష ప్రభావాలు లేకుండా, నేరుగా అనేక జీవక్రియ మార్గాలలోకి ప్రవేశించి ఇతర విలువైన పదార్థాలను ఏర్పరచగలదు. ఒక సహజ ప్రక్రియలో వలె, దీనికి కూడా రెండు ప్రధాన పదార్థాలు అవసరం: శక్తి మరియు కార్బన్. శక్తిని ప్రత్యక్ష సూర్యరశ్మి ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, విద్యుత్తు ద్వారా కూడా అందించవచ్చు – ఉదాహరణకు, సోలార్ మాడ్యూల్స్.
విలువ గొలుసులో, కార్బన్ వనరులు మారుతూ ఉంటాయి. ఇక్కడ కార్బన్ డయాక్సైడ్ మాత్రమే ఏకైక ఎంపిక కాదు, మనం కార్బన్ మోనాక్సైడ్, ఫార్మిక్ ఆమ్లం, ఫార్మాల్డిహైడ్, మిథనాల్ మరియు మీథేన్ వంటి అన్ని వ్యక్తిగత కార్బన్ సమ్మేళనాల (C1 నిర్మాణ భాగాలు) గురించి మాట్లాడుతున్నాము. అయితే, ఈ పదార్థాలలో దాదాపు అన్నీ జీవులకు (కార్బన్ మోనాక్సైడ్, ఫార్మాల్డిహైడ్, మిథనాల్) మరియు గ్రహానికి (గ్రీన్‌హౌస్ వాయువుగా మీథేన్) రెండింటికీ అత్యంత విషపూరితమైనవి. ఫార్మిక్ ఆమ్లం దాని క్షారమైన ఫార్మేట్‌గా తటస్థీకరించబడిన తర్వాత మాత్రమే అనేక సూక్ష్మజీవులు దాని అధిక సాంద్రతలను తట్టుకోగలవు.
"ఫార్మిక్ ఆమ్లం కార్బన్‌కు చాలా ఆశాజనకమైన వనరు," అని ఈ అధ్యయనం యొక్క మొదటి రచయిత్రి మారెన్ నాటర్‌మాన్ నొక్కిచెప్పారు. "కానీ ప్రయోగశాలలో దీనిని ఫార్మాల్డిహైడ్‌గా మార్చడానికి చాలా శక్తి అవసరం." ఎందుకంటే, ఫార్మేట్ యొక్క లవణమైన ఫార్మేట్, ఫార్మాల్డిహైడ్‌గా అంత సులభంగా మారదు. "ఈ రెండు అణువుల మధ్య ఒక తీవ్రమైన రసాయన అవరోధం ఉంది, మరియు మనం ఒక నిజమైన చర్యను జరపడానికి ముందు, జీవరసాయన శక్తి – ATP సహాయంతో దానిని అధిగమించాలి."
పరిశోధకుల లక్ష్యం మరింత పొదుపైన మార్గాన్ని కనుగొనడం. ఎందుకంటే, జీవక్రియలోకి కార్బన్‌ను పంపడానికి ఎంత తక్కువ శక్తి అవసరమైతే, పెరుగుదలను లేదా ఉత్పత్తిని ప్రేరేపించడానికి అంత ఎక్కువ శక్తిని ఉపయోగించవచ్చు. కానీ ప్రకృతిలో అలాంటి మార్గం లేదు. "బహుళ విధులతో కూడిన హైబ్రిడ్ ఎంజైమ్‌ల ఆవిష్కరణకు కొంత సృజనాత్మకత అవసరమైంది," అని టోబియాస్ ఎర్బ్ చెప్పారు. "అయితే, అభ్యర్థి ఎంజైమ్‌ల ఆవిష్కరణ కేవలం ఆరంభం మాత్రమే. మనం మాట్లాడుతున్న చర్యలను కలిపి లెక్కించవచ్చు, ఎందుకంటే అవి చాలా నెమ్మదిగా ఉంటాయి—కొన్ని సందర్భాల్లో, ఒక్కో ఎంజైమ్‌కు సెకనుకు ఒక చర్య కంటే తక్కువ జరుగుతుంది. సహజ చర్యలు వెయ్యి రెట్లు వేగంతో జరగగలవు." ఇక్కడే సింథటిక్ బయోకెమిస్ట్రీ రంగప్రవేశం చేస్తుందని మారెన్ నాటర్‌మాన్ చెప్పారు: "మీకు ఒక ఎంజైమ్ యొక్క నిర్మాణం మరియు యంత్రాంగం తెలిస్తే, ఎక్కడ జోక్యం చేసుకోవాలో మీకు తెలుస్తుంది. ఇది ఎంతో ప్రయోజనకరంగా ఉంది."
ఎంజైమ్ ఆప్టిమైజేషన్‌లో అనేక విధానాలు ఉంటాయి: ప్రత్యేకమైన బిల్డింగ్ బ్లాక్ మార్పిడి, యాదృచ్ఛిక మ్యుటేషన్ ఉత్పత్తి, మరియు సామర్థ్య ఎంపిక. "ఫార్మేట్ మరియు ఫార్మాల్డిహైడ్ రెండూ చాలా అనుకూలమైనవి, ఎందుకంటే అవి కణ గోడలలోకి చొచ్చుకుపోగలవు. మనం సెల్ కల్చర్ మీడియమ్‌కు ఫార్మేట్‌ను జోడించవచ్చు, ఇది ఒక ఎంజైమ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అది కొన్ని గంటల తర్వాత ఏర్పడిన ఫార్మాల్డిహైడ్‌ను విషరహిత పసుపు రంగుగా మారుస్తుంది," అని మారెన్ చెప్పారు. నాటర్‌మాన్ వివరించారు.
అధిక-ఉత్పత్తి పద్ధతులను ఉపయోగించకుండా ఇంత తక్కువ సమయంలో ఫలితాలు సాధ్యమయ్యేవి కావు. దీనికోసం, పరిశోధకులు జర్మనీలోని ఎస్లింగెన్‌లో ఉన్న తమ పారిశ్రామిక భాగస్వామి ఫెస్టోతో కలిసి పనిచేశారు. "సుమారు 4,000 వైవిధ్యాల తర్వాత, మేము మా దిగుబడిని నాలుగు రెట్లు పెంచాము," అని మారెన్ నాటర్‌మాన్ చెప్పారు. "ఈ విధంగా, బయోటెక్నాలజీకి కీలకమైన సూక్ష్మజీవి అయిన E. కోలి అనే నమూనా సూక్ష్మజీవి ఫార్మిక్ ఆమ్లంపై పెరగడానికి మేము ఆధారాన్ని సృష్టించాము. అయితే, ప్రస్తుతానికి, మా కణాలు ఫార్మాల్డిహైడ్‌ను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయగలవు మరియు తదుపరి రూపాంతరం చెందలేవు."
ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ప్లాంట్ మాలిక్యులర్ ఫిజియాలజీకి చెందిన తన సహకారి సెబాస్టియన్ వింక్‌తో కలిసి, మాక్స్ ప్లాంక్ పరిశోధకులు ప్రస్తుతం మధ్యంతరాలను గ్రహించి, వాటిని కేంద్ర జీవక్రియలోకి ప్రవేశపెట్టగల ఒక స్ట్రెయిన్‌ను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు. అదే సమయంలో, వాల్టర్ లీట్నర్ దర్శకత్వంలో మాక్స్ ప్లాంక్‌లోని ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ కెమికల్ ఎనర్జీ కన్వర్షన్‌లో ఉన్న ఒక వర్కింగ్ గ్రూప్‌తో కలిసి, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఫార్మిక్ ఆమ్లంగా విద్యుత్ రసాయన పద్ధతిలో మార్చడంపై ఈ బృందం పరిశోధనలు నిర్వహిస్తోంది. విద్యుత్ జీవరసాయన ప్రక్రియల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన కార్బన్ డయాక్సైడ్ నుండి ఇన్సులిన్ లేదా బయోడీజిల్ వంటి ఉత్పత్తులను తయారు చేయడానికి "అన్నింటికీ సరిపోయే ఒకే వేదిక"ను రూపొందించడమే దీని దీర్ఘకాలిక లక్ష్యం.
రిఫరెన్స్: మారెన్ నాటర్‌మాన్, సెబాస్టియన్ వెంక్, పాస్కల్ ఫిస్టర్, హై హె, సియుంగ్ హ్వాంగ్ లీ, విటోల్డ్ షిమాన్స్కి, నిల్స్ గుంటర్‌మాన్, ఫైయింగ్ జు “ఇన్ విట్రో మరియు ఇన్ వివోలో ఫాస్ఫేట్-ఆధారిత ఫార్మేట్‌ను ఫార్మాల్డిహైడ్‌గా మార్చడానికి ఒక కొత్త కాస్కేడ్ అభివృద్ధి”, లెన్నార్ట్ నికెల్, షార్లెట్ వాల్నర్, జాన్ జార్జికీ, నికోల్ పాచియా, నినా గైసెర్ట్, గియాన్‌కార్లో ఫ్రాన్సియో, వాల్టర్ లీట్నర్, రామన్ గొంజాలెజ్, మరియు టోబియాస్ జె. ఎర్బ్, మే 9, 2023, నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్. DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
సైటెక్ డైలీ: 1998 నుండి అత్యుత్తమ టెక్ వార్తలకు నిలయం. ఇమెయిల్ లేదా సోషల్ మీడియా ద్వారా తాజా టెక్ వార్తలతో అప్‌డేట్‌గా ఉండండి. > ఉచిత సబ్‌స్క్రిప్షన్‌తో ఇమెయిల్ డైజెస్ట్
కోల్డ్ స్ప్రింగ్ హార్బర్ లాబొరేటరీస్‌లోని పరిశోధకులు, RNA స్ప్లైసింగ్‌ను నియంత్రించే SRSF1 అనే ప్రోటీన్ క్లోమంలో అధికంగా ఉత్పత్తి అవుతుందని కనుగొన్నారు.