https://frosthead.com

Trbušni trbuh i biogoriva

Falk Warnecke zurio je dolje kroz montirano povećalo i lagano pokucao malom gomilu buba. Bili su mrtvi - smrznuti i nagomilani na hladnom metalnom bloku poput kave razmazane na žlicu. U paru s finim vrpcama zgrabio je jednog od insekata u podnožju grudnog koša i skinuo ga s bloka. Bila je smeđa, i jedva veća od trepavica. Drugim stezaljkama zabio je kraj trbuha. Lagano je povukao i povukao je u dva. Sjajna, crvenkasta struna glatko je kliznula iz egzoskeleta. Warnecke se nasmiješio. "To je dobra stvar sa termitima", rekao je s debelim njemačkim naglaskom. "Cijela crijeva dobivate u jednom komadu."

Warnecke ne želi da se vodovod termita rastrga, a njegov se sadržaj pomiješa. Sadržaj ga zanima. U crijevima su gomoljaste komore nabrekle ogromnim količinama mikroba koje termiti koriste za razgradnju celuloze iz drveta ili trave koju kukci konzumiraju. Kad termite ne naziva "slatkim malim životinjama", naziva ih "hodajućim bioreaktorima", a njihov sočan interijer smatra vrsta tekućeg zlata. Zasad ga zanima samo najveća žarulja na žici, koja je poznata kao treći proktodealni segment ili, naime, mikrobna ekologija, "stražnji dio". Ovaj odjeljak veličine mikrotraka - mnogo veći od okolnih crijeva i lako se razlikuje golim okom - dom je različite zajednice mikroba za koje neki misle da bi mogli pomoći u rješavanju energetske krize.

Warnecke, istraživač američkog Instituta za zajednički genom Ministarstva energetike u Walnut Creeku u Kaliforniji, u posljednje vrijeme izaziva puno pažnje zbog svog rada sa termitima. Insekti su izuzetno učinkoviti u pretvaranju celuloze u šećer - prvi korak u pravljenju goriva iz biljaka poput stabla preslice ili topole. Znanstvenici se ne mogu natjecati s termitima. Oni mogu razbiti čvrste veze celuloze u laboratoriju, ali enzimi koje koriste su divlje, neizmjerno skupi. Tu dolazi Warnecke. Njegovo istraživanje pokazuje da se neki ljudi pljuvački pojavili da uđu u mikrobiom stewita termita i izvuku nekoliko enzima koji bi napokon omogućili proizvodnju etanola iz celuloze u industrijskom obimu.

Odlažući pincetu, Warnecke je uzeo dvije duge igle i odgurnuo udove i karapat. Stavio je kap puferne otopine na crijeva kako bi je održao vlažnom, a zatim nastavio napadati ispupčenu gredicu stražnjeg crijeva, neprestano ubodući sjajnu žarulju dok se njezin sadržaj nije prolio i pomiješao s puferom kako bi tvorio suspenziju enzima i fragmenata celuloze. Svom je pipetom usisao nešto tekuće "kaše" i utisnuo je u plastičnu cjevčicu. Nada se da će identificirati enzime koji razgrađuju celulozu u kaši, ali najprije mora otkriti koje bakterije u crijevima ih čine, a koje zapravo djeluju na probavu celuloze.

U radnim jutarnjim satima, kad je vrijeme dobro, Warnecke vozi biciklom BART-ovim vlakom i vozi se iz Berkeleyja kroz brda do uzvišenog predgrađa Walnut Creek. Na željezničkom kolodvoru vraća se na bicikl i pedalira nekoliko kilometara pored urednih pruga i benzinskih crpki do sjajnog kampusa Instituta Joint Genome Instituta. DOE je institut otvorio 1997. godine i služio kao središte Projekta Ljudski genom, koji je dešifrirao slijed baznih parova u našem DNK Projekt je završen 2003., ali JGI je i dalje globalno središte sekvenciranja i rada na mapiranju genoma. Unutar labirinta i ureda u razgranatoj zgradi sjedi gotovo stotina strojeva za pranje strojeva za pranje rublja, čekajući DNK i RNK uzorke poslane na analizu znanstvenicima širom svijeta.

Warnecke, koji je doktorirao na Institutu Max Planck za morsku mikrobiologiju u Bremenu, Njemačka, stekao je još rijetku stručnost u Walnut Creeku. Dio je malog skupa mikrobiologa koji su ostavili svoje agar pločice za relativno novo polje poznato kao metagenomija, koje uključuje analizu DNK izravno iz uzoraka iz okoliša, poput termitnih crijeva ili žlice površinske vode oceana, umjesto iz kultiviranih stanica.

Američki ministar energetike, Falk Warnecke, proučava termite u nadi da će pomoći u rješavanju energetske krize (Julia Olmstead) Digitalizacija drvne pulpe termitom predmet je istraživanja potencijalnih novih biogoriva (iStockphoto)

"Mikrobiolozi su vjerojatno uvijek sumnjali da im nedostaje neka raznolikost", rekao je Warnecke. U prvim danima sekvenciranja genoma, znanstvenici su uzgajali jednu vrstu mikroorganizama odjednom, zatim izvadili i sekvencionirali DNK iz tih stanica. Za njih bi isisavanje slučajne zbirke mikroba pravo iz trbuha termita i nadajući se sekvenciranju i razvrstavanju genetskih materijala svake pojedinačne bakterije izgledalo posve drsko, ako ne i nemoguće.

Warnecke, koji u 35. godini izgleda poput svježeg Vladimira Putina, smatra se istraživačem na klupi laboratorija. Ono što skuplja dlake na vratu je potraga za novim enzimima - crtanje novih, i vrlo, vrlo malih teritorija. "To je kao prva osoba koja je vidjela leptire", kaže on.

Premještajući se u svoju laboratorijsku stolicu, Warnecke se počeo smjestiti u postupak u kojem je ostatak dana proveo dovršavajući. Prilagodio je zaštitne naočale i rukavice od lateksa, uzeo je još jedan termit i opet pokrenuo postupak odstranjevanja. Taj je termit, Nasutitermesov vijenac, bio smeđe poput ostalih i imao je sjajan, rebrast trbuh. Okrugla glava bez očiju imala je dva vrška koji su stršili s vrha. Termiti iz roda Nasutitermes hrane se suhim mrtvim drvom. Ovaj, prije nego što je bio zamrznut i dopremljen ovamo s Floride, bio je radnik, član kaste koja je dijelom zadužena za pronalaženje i obradu celuloze za prehranu vojnika gnijezda i reproduktivnog kraljevstva.

Nasutitermes je rod blizak srcu Warneckea. Metagenomska studija koju je obavio s rodom 2007. godine otkrila je mnoštvo novih informacija o onome što se događa unutar trbuha insekata. Ne samo da su on i njegovi kolege otkrili dotad nepoznate enzime, već su i potvrdili da u klasi takozvanih "viših" termita bakterije koje žive u zavojima sintetiziraju te enzime - samo nagađanja prije Warneckeove studije. To mu je djelo pripalo prvo autorstvo na papiru u prestižnom časopisu Nature. Nakon toga uslijedio je nemir interesa medija, zahtjeva za predavanja, a sada je donacija u iznosu od 240 000 američkih dolara od Instituta za bioznanost u energiji - novi pothvat UC Berkeleyja s BP-om - provesti sljedeće dvije godine u istraživanju termitičkih crijeva, ovaj put s tri različita nahranjena travom vrsta.

Warneckeov odnos prema termitima ima trag genijalne opsesije. Tijekom vikenda šetnjom Tilden parkom u brdima Berkeley, Warnecke ubacuje štapove i šake mekog šumskog legla u džepove. Odneo je krhotine u svoj stan i posipao ga terasom, u kojem živi nekoliko stotina termita koje je sakupio iz kalifornijske divljine. Ovi insekti nisu za razdvajanje, već za jednostavno brigu. "Zapravo ne znam čime da ih nahranim", rekao je, "ali mislim da su sretni." Warnecke je poslušni kustos malenih; on služi malim organizmima i njihovim mikroskopskim unutarnjim morima.

Warnecke je u laboratoriju zamahnuo hrpom sada otapljenih komada termita i ubacio ih u kantu za biološku opasnost. Završio je s degustiranjem svog prvog seta - pedeset po epruveti - i potražio je svježu kolekciju iz zamrzivača s druge strane prostorije. Nasilan je s njima, ali njegova je naklonost prema termitima očita. Međutim, zeleni energetski potencijal njegova rada ostavlja Warneckea uglavnom nesputanim. Sretno će raspravljati o izvedivosti biogoriva, ali kaže da ga teme ne animiraju.

Otvorio je novu cijev termita i izlio malu hrpu na metalni blok. Slijedećeg će leta letjeti Europom kako bi održao pregovore o svom termitskom radu akademicima željnim da budu na čelu istraživanja razgradnje celuloze. "Lijepo je imati primijenjeni aspekt i nadam se da će biti koristan doprinos", rekao je Warnecke, izgledajući pomalo umoran od svih uzbuđenja. "Ali mene prije svega zanimaju osnovna znanost, mikrobna raznolikost i simbioza." Zatim je uzeo još jedan termit i podijelio ga na dva.

Trbušni trbuh i biogoriva