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Fonte: Scienza e tecnologia quotidiana

Science and Technology Daily, Pechino, 13 agosto (Reporter Zhang Mengran) Secondo il sito web ufficiale dell'Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo, un team della scuola ha proposto un nuovo metodo per utilizzare i batteri per produrre cellulosa. Questo metodo segue il meccanismo evolutivo della selezione naturale, consentendo agli scienziati di allevare rapidamente decine di migliaia di varianti batteriche e selezionare i ceppi che producono più cellulosa.

Gli scienziati hanno cercato di trasformare i microrganismi in “fabbriche di produzione” viventi in grado di produrre più rapidamente grandi quantità di prodotti desiderati. Ciò richiede la modifica mirata dei genomi batterici o la coltivazione dei ceppi batterici più adatti.

I batteri dell'acido acetico K.sucrofermentans possono produrre cellulosa di elevata purezza. I materiali cellulosici aiutano nella guarigione delle ferite e prevengono le infezioni e sono molto richiesti nelle applicazioni biomediche, nei materiali di imballaggio e nei tessili. Tuttavia, la forma selvatica di questo batterio cresce lentamente e produce una quantità limitata di cellulosa, quindi è stato necessario trovare un modo per aumentarne la produzione.

Il gruppo di ricerca ha utilizzato il nuovo metodo per coltivare con successo diverse varianti di batteri dell’acido acetico che producevano il 70% in più di cellulosa rispetto ai ceppi originali.

Il team ha prima irradiato le cellule batteriche con luce ultravioletta per distruggere casualmente i siti nel DNA batterico. Hanno quindi posizionato i batteri in una stanza buia per impedire la riparazione del danno al DNA, inducendo così mutazioni. Hanno utilizzato minuscoli strumenti per incapsulare ciascuna cellula batterica in una piccola goccia di soluzione nutritiva e hanno permesso alle cellule di produrre cellulosa per un periodo di tempo specifico. Dopo il periodo di incubazione, è stata utilizzata la microscopia a fluorescenza per analizzare quali cellule batteriche producevano più cellulosa e quali cellule batteriche non producevano cellulosa o ne producevano pochissima.

Utilizzando un sistema di selezione di nuova concezione, il team ha selezionato automaticamente le cellule batteriche che si sono evolute per produrre grandi quantità di cellulosa. Il sistema di smistamento è completamente automatizzato e molto veloce. Bastano pochi minuti per scansionare 500.000 goccioline con un laser e selezionare le goccioline con il maggior contenuto di cellulosa. Infine sono stati selezionati 4 ceppi la cui produzione di cellulosa era del 50%-70% superiore a quella del tipo selvatico.

Le cellule dell'acetobatterio si sono evolute per crescere all'interfaccia tra aria e acqua in bottiglie di vetro e produrre tappetini di cellulosa. Il peso naturale di questo assorbente è compreso tra 2-3 mg e lo spessore è di circa 1,5 mm. La variante evoluta produceva stuoie di cellulosa che erano quasi due volte più pesanti e spesse del tipo selvatico.

Il prossimo passo del team sarà testare il nuovo microrganismo in condizioni industriali reali.

La cellulosa è il polisaccaride più ampiamente distribuito e abbondante in natura. Alcuni ceppi di batteri dell’acido acetico possono sintetizzare la cellulosa, ma la velocità di sintesi in condizioni naturali è troppo lenta per soddisfare i bisogni umani. Questa volta il team ha imitato il "metodo di selezione naturale", lasciando cellule in grado di produrre una grande quantità di cellulosa, eliminando le cellule "pigre e scivolose" e aiutando le cellule dei batteri dell'acido acetico a "evolversi". Un sistema di selezione di nuova concezione svolge un ruolo importante nel "riconoscere" a colpo d'occhio chi sono i "buoni dipendenti" nella produzione di cellulosa. Successivamente, i ricercatori scientifici verificheranno ulteriormente se questi batteri acetici evoluti possono svolgere un ruolo nell’aumento della produzione e del reddito nella produzione industriale.