ชาวท้องกินพืชสามารถทําของเหลือใช้ทางการเกษตรให้เป็นสารเคมีที่มีคุณค่าได้
หากคุณเคยไปที่สวนสัตว์ซานตาบาร์บารา สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ คุณอาจเคยเห็นสมาชิกของทีมวิจัยของมิเชลล์ โอมอลลีย์ พวกเขาเป็นคนสวมเสื้อกาวน์และถุงมือ ออกไปเที่ยวกับแพะเกาะ San Clemente และแกะนาวาโฮ-ชูร์โร กำลังรอตัวอย่างที่สามารถเปลี่ยนแหล่งที่มาของเชื้อเพลิงและสารเคมีของโลกได้อย่างสิ้นเชิง
O’Malley วัย 37 ปี วิศวกรเคมีและชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา กล่าวว่า “มันอาจเป็นเรื่องยากที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างขี้แพะกับขี้แกะ ช่วยในการ“ ดูการบริจาคเกิดขึ้น” เมื่อรวบรวมแล้ว เม็ดจะไปยังห้องปฏิบัติการ ซึ่งสมาชิกในทีมจะเกลี้ยกล่อมจุลินทรีย์ที่ทำให้สัตว์เหล่านี้สามารถย่อยพืชบางชนิดได้
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง O’Malley นั้นตามหลังเชื้อราที่ไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งอาศัยอยู่ในทางเดินอาหารของสัตว์กินพืช เช่น แกะ แพะ วัว ยีราฟ และช้าง นอกจากแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนแล้ว เชื้อราเหล่านี้สามารถทำลายหญ้าและพืชอื่นๆ โดยปล่อยน้ำตาลและสารอาหารสำหรับสัตว์ ผู้ช่วยจุลินทรีย์เหล่านี้ไม่ได้เป็นสมาชิกของทางเดินอาหารของมนุษย์ ส่วนที่ย่อยไม่ได้ของพืชจะผ่านเข้าไปในลำไส้ของเราเป็นเส้นใย
O’Malley ต้องเรียนรู้สิ่งที่เธอเรียกว่า “เทคโนโลยีที่ล้าสมัย” เพื่อปลูกเชื้อราที่จู้จี้จุกจิก จากนั้นเธอก็หันไปศึกษาเอนไซม์ที่ย่อยสลายพืชได้อย่างเฉพาะตัวที่เชื้อราสร้างขึ้น แผนภาพใหญ่ของเธอคือการละทิ้งปิโตรเลียมที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ และดำเนินตามเส้นทางที่ยั่งยืนมากขึ้นในการผลิตสารเคมีและพลังงาน โดยเริ่มจากของเหลือจากทางการเกษตร เช่น เตาข้าวโพดและฟางข้าวสาลี เป็นต้น และวัสดุจากพืชที่กินไม่ได้อื่นๆ
O’Malley กล่าวว่า “ในขณะที่เราเจาะลึกถึงการค้นพบเชื้อราที่ไม่ใช้ออกซิเจนเหล่านี้ เราพบเอนไซม์ที่สามารถถ่ายโอนเข้าสู่อุตสาหกรรมได้อย่างแน่นอน ซึ่งจะช่วยย่อยสลายเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และแม้แต่ลิกนินได้ดีจริงๆ” — ส่วนประกอบของลิกโนเซลลูโลส ส่วนที่เป็นเส้นใยของพืช
ลิกโนเซลลูโลสมีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ
ฐานของเชื้อเพลิงและกระดูกสันหลังของยาหลายชนิดและสารเคมีอื่นๆ ปัญหาคือลิกนินซึ่งทำหน้าที่ “กันจุลินทรีย์และเอ็นไซม์ของพวกมันออกจากผนังเซลล์พืช” O’Malley กล่าว ซึ่งทำให้ยากต่อการเข้าถึงน้ำตาล เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม ลิกนินจะถูกกำจัดออกทางเคมีหรือทางกายภาพ ซึ่งเป็นกระบวนการที่มักมีราคาแพง เป็นพิษ และสิ้นเปลือง เนื่องจากลิกนินเองมีส่วนประกอบทางเคมีที่มีคุณค่า
เชื้อราบางชนิดมีแนวทางที่ดีกว่า หลังจากรับประทานอาหารกลางวันที่มีหญ้าเขียวขจีของแพะ เชื้อราที่ไม่ใช้ออกซิเจนที่เรียกว่า Neocallimastigomycota จะเจาะเข้าไปในผนังเซลล์ของพืชและปล่อยเอนไซม์ที่ทำลายลิกโนเซลลูโลส — ลิกนินและทั้งหมด O’Malley จัดการกับเชื้อราที่ไม่ใช้ออกซิเจนที่ท้าทายเหล่านี้ไม่แปลกใจเลยที่ที่ปรึกษาบัณฑิตวิทยาลัยของเธอ วิศวกรเคมี Anne Robinson จาก Carnegie Mellon University ในพิตต์สเบิร์ก โรบินสันจำได้ว่าอดีตนักเรียนของเธอคือ “ไม่กลัวที่จะจัดการกับปัญหา” และเป็นประเภทของนักวิจัยที่ “สามารถรับรู้ถึงผลลัพธ์ที่น่าสนใจหรือผิดปกติได้”
หลังจบการศึกษา O’Malley ได้ติดต่อนักวิทยาศาสตร์ที่เคยตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับเชื้อราแบบไม่ใช้ออกซิเจน ส่วนใหญ่ละทิ้งการศึกษาจุลินทรีย์ที่ยากลำบาก คนเดียวที่ตอบรับคำเชิญให้ทำงานร่วมกันคือ Michael Theodorou ผู้บุกเบิกการวิจัยเกี่ยวกับเชื้อราและตอนนี้อยู่ที่ Harper Adams University ในนิวพอร์ต ประเทศอังกฤษ ในเวลานั้น Theodorou อยู่ในเวลส์ ซึ่งเขาสอน O’Malley วิธีแยกและเติบโตจุลินทรีย์
เป็นการท้าทายที่จะตอบสนองความต้องการสารอาหารของเชื้อราและกันไม่ให้ออกซิเจน ทีมงานเริ่มต้นด้วยหลอดม้วนซึ่งเหมือนกับจานเพาะเชื้อ 3 มิติที่ให้สภาพแวดล้อมแบบไม่ใช้ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์และสารช่วยการเจริญเติบโตที่มีของเหลวย่อยอาหารถูกเติมลงในหลอดปิด จากนั้น ทีมงานจะม้วนท่อเพื่อให้ได้ขนที่สม่ำเสมอ ต่อมาเป็นสารละลายอึที่ประกอบด้วยเชื้อราและหลอดจะถูกรีดอีกครั้ง หากกระบวนการนี้ได้ผล อาณานิคมของเชื้อราก็จะเติบโต O’Malley กล่าวว่า “ทั้งหมดนี้ต้องใช้ความระมัดระวัง ประสานงาน และเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว มันคือ “ศิลปะที่สูญหาย”
ในห้องทดลอง UC Santa Barbara ของเธอ O’Malley ได้แยกเชื้อราที่ไม่ใช้ออกซิเจนออกจากตัวอย่างในสวนสัตว์และศึกษาเอนไซม์ของพวกมัน “ไม่มีใครรู้ถึงพลังที่แท้จริงของพวกเขาจริงๆ” เธอกล่าว ปรากฎว่า Neocallimastigomycota มีคำแนะนำทางพันธุกรรมสำหรับเอนไซม์ย่อยสลายชีวมวลจำนวนมากที่สุดที่รู้จักกันในธรรมชาติเธอและเพื่อนร่วมงานรายงานในScienceในปี 2559
นักวิจัยยังได้ร่วมมือกับเชื้อราที่ไม่ใช้ออกซิเจนกับยีสต์ของผู้ผลิตเบียร์ ( Saccharomyces cerevisiae ) ซึ่งเป็นแกนนำของอุตสาหกรรมชีวเคมีในกระบวนการสองขั้นตอน O’Malley และเพื่อนร่วมงานรายงานใน Biotechnology and Bioengineeringในปี 2018 ว่าเชื้อราสามารถทำลายลิกโนเซลลูโลสในหญ้าขมิ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยปล่อยให้น้ำตาลถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์อื่นโดยยีสต์เป็นผลิตภัณฑ์อื่น
O’Malley และกลุ่มของเธอกำลังค้นหาการปลดปล่อยพลังเหล่านี้ให้กับอุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพ กำลังสำรวจว่าการเก็บเกี่ยวเอ็นไซม์จากเชื้อราด้วยตัวเองนั้นสมเหตุสมผลหรือไม่ หรือรวม DNA ของเชื้อราเข้าไปในยีสต์หรือแบคทีเรีย เพื่อเปลี่ยนการทำงานที่ง่ายเหล่านี้ – มีจุลินทรีย์เป็นเครื่องผลิตเอนไซม์
Michael Betenbaugh วิศวกรชีวเคมีแห่งมหาวิทยาลัย Johns Hopkins กล่าวว่าการหาวิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการย่อยสลายสารชีวมวลลิกโนเซลลูโลส “เป็นปัญหาที่รักษาไม่หายมาเป็นเวลานาน” O’Malley “ได้ปลอมแปลงออกมาด้วยตัวเธอเองโดยมองหาจุลินทรีย์ที่ผิดปกติเหล่านี้ซึ่งทำ [มัน] มานับพันปีแล้ว” สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
