Cerca de dois terços de todas as emissões de metans atmosféricos-um gás de efeito estufa atmosférico que vem dos germes que vivem na Terra, na Wetlândia, arrozais, águas subterrâneas e coragem de vaca.
No entanto, rastrear o metano atmosférico em suas fontes específicas e determinar sua importância permanece como um desafio. Os cientistas são muito bons para detectar a origem da estufa original, o dióxido de carbono, para se concentrar em eliminar essa emissão. No entanto, para detectar a fonte do metano, os cientistas geralmente precisam medir a composição isotópica atômica, de carbono e hidrogênio do material de metano para usar como impressões digitais de várias fontes ambientais.
Os pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley revelaram um novo artigo sobre como uma das principais enzimas microbianas envolvidas na criação de metano afeta essa composição de isótopos. Os cientistas podem mudar a contribuição de várias fontes ambientais no orçamento total do metano do mundo.
“Quando submergimos todas as fontes de dióxido de carbono na atmosfera, obtemos o número que esperamos da medição direta na atmosfera, mas para o metano, há maior incerteza no fluxo – em décadas para algum fluxo – a importância da ferrugem relacionada à nossa fonte, a importância de nossa fonte”. Grupo, que é o primeiro escritor de papel. “Para determinar a quantidade de fontes reais de metano, você precisa realmente entender os processos isotópicos usados para restringir esses fluxos”.
Pela primeira vez, um biólogo molecular e um geólogo do grupo UC Berkeley, pela primeira vez, o CRISPR nomeou o CRISPR para conduzir essa atividade enzimática -chave para expressar como esses metaneogênio se comunica com seu suprimento de alimentos para produzir metano.
“Foi bem compreendido que os níveis de metano estão aumentando, mas há muitas divergências sobre a causa subjacente”, disse o professor assistente DTT da biologia malicular e celular da UC Berkeley. “Esta pesquisa é a primeira vez que a biologia molecular e os ramos bioquímicos de isótopos são misturados para interromper melhor a biologia do metaneogênio na combinação isotópica de metano”.
Muitos componentes têm versões pesadas ou leves, chamadas isótops, que são encontradas em pequenas proporções da natureza. As pessoas são cerca de 99% de carbono -12 e 1% de carbono -13, o que é um pouco pesado porque seu núcleo contém excesso de nêutrons. O hidrogênio da água é de 99,985% de hidrogênio -1 e 0,015% dutério ou hidrogênio -2, o que é duas vezes mais pesado porque contém nêutrons em seu núcleo.
A abundância natural de isótopos é refletida em todas as moléculas produzidas biologicamente e pode ser usada em vários estudos e impressões digitais do metabolismo biológico.
“Nos últimos 700 anos, as pessoas mostraram que pode haver impressões digitais isotópicas distintas de metano produzido por vários organismos e outros processos”, disse Geokemist e co-autores Daniel Stpur, UC Berkeley e professor associado de ciência do planeta. “O gás natural de depósitos de petróleo geralmente é exibido de uma maneira. O metano feito pelo metaneogênio na coragem de vaca é consumido por mim organismos, que geralmente variam do meio ambiente ao meio ambiente e criam nossa capacidade de vincular isótopos às fontes de metano”.
“Acho que o artigo é único, aprendemos que a composição isotópica do metano microbiano não se baseia no que come, não com base no que come”, disse o herói. “Você deve ‘comer’ importante, mas a quantidade dessas camadas e a quantidade de condições ambientais também são importantes e provavelmente mais importantes, como os germes reagem a essas mudanças”.
“Os germes reagem ao meio ambiente através da manifestação de seus genes e, em seguida, as composições isotópicas também mudam”, disse Group. “Quando analisamos dados do meio ambiente, eles podem pensar em nós com mais cuidado”.
O artigo aparece na revista 14 de agosto Ciência.
Vinagre e alcoólicos com germes
Os metanógenos – micro organismos que são Archia, que estão em um ramo completamente separado da vida das bactérias – precisavam cortar o mundo das coisas mortas e corrosivas. Eles se alimentam de moléculas comuns – hidrogênio molecular, acetato ou metano, por exemplo – emitido por outros organismos e produz gás metano como desperdício. Este metano natural é notado no Fakash Will-O-The-The-Wip ao redor do alagre e das zonas úmidas à noite, mas também foi invisível dos vazamentos do lado de fora das bolhas, arroz e pistas úmidas naturais. A maioria dos metanos do gás natural que fizemos em combinação com a geração de hidrocarbonetos, alguns depósitos foram originalmente produzidos pelo metaneogênio do consumo de matéria orgânica.
O laboratório isotópico de impressão digital de metano produzido por várias fontes de “alimentos” foi bem estabelecido em pesquisas de laboratório, mas os cientistas descobriram que, na complexidade do mundo real, as metangeses nem sempre produzem metano com a mesma impressão digital isotópica vista no laboratório. Por exemplo, quando cultivado no laboratório, acetato (principalmente vinagre), metano (álcool simples) ou hidrogênio molecular (espécies de metaneogênios que comem h2) Metano de produção, CH4A proporção de isótopos de hidrogênio e carbono da proporção observada no ambiente.
O grupo havia criado anteriormente um modelo de computador de rede metabólica em metaneogênio para entender como a composição do isótopo do metano foi prescrita. Quando ele recebeu uma irmandade para vir para a UC Berkeley, o Stparated e o protagonista sugeriram que ele examinasse experimentalmente seu modelo. O Stolper Laboratory é especializado para medir composições de isótopos para explorar a história do mundo. O protagonista estudou metaneogênios e encontrou uma maneira de usar a edição de genes CRISPR em metanogênio como um companheiro pós -dotoral. Seu grupo alterou recentemente a expressão de enzimas-chave em metaneogênios que produzem metano-niné-nezima M Ridackets (MCR)-então sua atividade pode ser discada. As enzimas são proteínas que catalisam as reações químicas.
Este CRISPR testado com os germes editado por CRISPR-é conhecido como um metaneogênio comum Methenosarcina acetivoranas Acetato e metanele estão crescendo – os pesquisadores descobriram como a composição isotópica do metano foi alterada enquanto reduz a atividade enzimática, quando os germes foram fome de fome de seus alimentos favoritos.
Eles descobriram que, quando o MCR estava em baixa densidade, as células reagem às atividades de muitas outras enzimas na célula, o que resultam em suas entradas e saídas, e a taxa de geração de metano é tão lenta que as enzimas começam a avançar. Por outro lado, essas outras enzimas removem um hidrogênio dos átomos de carbono; Correndo para frente, eles adicionam um hidrogênio. Juntamente com o MCR, eles produzem metano no final (CH)4) Essas enzimas são necessárias para retirar um hidrogênio do carbono para cada ciclo avançado e oposto e finalmente adicionar um novo ao incentivar a água. Como resultado, a composição isotópica de quatro moléculas de hidrogênio no metano reflete gradualmente a água e não apenas suas fontes alimentares, que começam com três hidrogênio.
É diferente da estimativa comum para o aumento de acetato e metano, o que não assume nenhuma troca de hidrogênio da água e da fonte de alimento.
Grupo disse: “Esta troca de isótopos descobrimos que a impressão digital de metano produzida pelo acetato e metano consumido vs. que geralmente é capturado. Pode-se dizer que subestimamos a contribuição dos germes que consomem acetato e podem ser mais influentes do que nossos pensamentos”. “Sugerimos que devemos considerar pelo menos a resposta celular dos metaneogênios em seu ambiente ao estudar a composição isotópica do metano”.
Além deste estudo, a técnica CRISPR para ajustar a produção de enzimas em metaneogênio pode ser usada para conduzir efeitos de isótopos em outras redes enzimáticas, o que pode ajudar os pesquisadores giobologia e o ambiente do mundo hoje e do mundo no passado.
“Ele abre um caminho em que a biologia molecular moderna é casada com isótope-giokemistry”, disse Stpperor “, disse Stpper.” Existem muitos sistemas isotópicos relacionados à biologia e bioquímica estudados no ambiente; Espero que possamos começar a analisar esses problemas com seres humanos e outros organismos agora – como o gene controla a expressão do gene e responde a isótopos estáveis “.
Para Nayak, os experimentos também são um grande passo para descobrir como alterar a metaneogênio para transferir a produção de metano e redefinir sua força para produzir produtos úteis em vez de gás ambientalmente destrutivo.
“Ao reduzir a quantidade dessa enzima que produz metano e alternativas que podem usar a célula, podemos basicamente dar a eles outra válvula de liberação, se você quiser, para manter esses elétrons, que eles aplicaram carbono para fazer metano, alguns mais úteis”, disse ele.
Os outros co-autores do artigo são o Labo Nacional de Marks Let of Lawrence Berkeley e o PostDook Rebika na UC Berkeley: Stein e Max Lloyd, que é professor da Penn State University. O grupo foi apoiado pela cooperação da Organização Europeia de Biologia Molecular. O herói e o Stparable foram financiados pela Alfred B Sloan Research Fellowship em algumas partes. O protagonista Chan-Jakarberg também está investigando o Biohahab.
