Ученые повернули эволюционные часы вспять для создания микроводорослей, устойчивых к высокому уровню CO₂

Китайские и немецкие ученые разработали новый подход для повышения толерантности промышленных микроводорослей Nannochloropsis к высоким концентрациям углекислого газа. Исследователи из Института биоэнергетики и биопроцессных технологий Циндао (QIBEBT) Китайской академии наук и Рурского университета обнаружили, что ключевым сенсором внеклеточного CO₂ является фермент CA2 в механизме концентрирования углерода (CCM). Вместо усиления его функции они подавили его активность с помощью РНК-интерференции (RNAi).

Полученные мутанты росли на 30% быстрее дикого типа при уровне CO₂ в 5%, что более чем в 100 раз превышает современную атмосферную концентрацию (~0,04%). Этот эффект сохранялся в различных типах фотобиореакторов и в широком диапазоне масштабов культивирования. Исследование опубликовано в журнале Metabolic Engineering.

Этот подход важен для борьбы с изменением климата, поскольку позволяет эффективно использовать микроводоросли для фиксации углерода непосредственно из промышленных дымовых газов, где высокий уровень CO₂ обычно угнетает рост. Ученые по сути «повернули эволюционные часы вспять»: в древности уровень CO₂ в атмосфере Земли был намного выше, и подавление CCM возвращает механизм к его древней, адаптированной к высоким концентрациям форме.

Новая стратегия имеет значение не только для промышленного использования микроводорослей, но и для будущего освоения космоса. Например, атмосфера Марса состоит из CO₂ на 95%, и создание организмов, устойчивых к таким условиям, — необходимый шаг для терраформирования планеты.