ફોર્મેટને કાર્બન-તટસ્થ બાયોઇકોનોમીનો આધાર માનવામાં આવે છે, જે (ઇલેક્ટ્રો)રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને CO2 માંથી ઉત્પન્ન થાય છે અને એન્ઝાઇમેટિક કેસ્કેડ્સ અથવા એન્જિનિયર્ડ સુક્ષ્મસજીવોનો ઉપયોગ કરીને મૂલ્યવર્ધિત ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરિત થાય છે. કૃત્રિમ ફોર્મેટના એસિમિલેશનને વિસ્તૃત કરવામાં એક મહત્વપૂર્ણ પગલું એ ફોર્માલ્ડીહાઇડનું થર્મોડાયનેમિકલી જટિલ ઘટાડો છે, જે અહીં પીળા રંગમાં ફેરફાર તરીકે દેખાય છે. ક્રેડિટ: ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેરેસ્ટ્રીયલ માઇક્રોબાયોલોજી મેક્સ પ્લાન્ક/ગીઝલ.
મેક્સ પ્લાન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટના વૈજ્ઞાનિકોએ એક કૃત્રિમ મેટાબોલિક માર્ગ બનાવ્યો છે જે ફોર્મિક એસિડની મદદથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ફોર્માલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જે મૂલ્યવાન પદાર્થો ઉત્પન્ન કરવા માટે કાર્બન-તટસ્થ માર્ગ પ્રદાન કરે છે.
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ફિક્સેશન માટેના નવા એનાબોલિક માર્ગો માત્ર વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું સ્તર ઘટાડવામાં મદદ કરે છે, પરંતુ ફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને સક્રિય ઘટકોના પરંપરાગત રાસાયણિક ઉત્પાદનને કાર્બન-તટસ્થ જૈવિક પ્રક્રિયાઓથી પણ બદલી શકે છે. નવા સંશોધનમાં એક પ્રક્રિયા દર્શાવવામાં આવી છે જેના દ્વારા ફોર્મિક એસિડનો ઉપયોગ કાર્બન ડાયોક્સાઇડને બાયોકેમિકલ ઉદ્યોગ માટે મૂલ્યવાન સામગ્રીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થઈ શકે છે.
ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જનમાં વધારાને ધ્યાનમાં રાખીને, મોટા ઉત્સર્જન સ્ત્રોતોમાંથી કાર્બન સિક્વેસ્ટ્રેશન અથવા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સિક્વેસ્ટ્રેશન એ એક મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો છે. પ્રકૃતિમાં, લાખો વર્ષોથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું શોષણ ચાલી રહ્યું છે, પરંતુ તેની શક્તિ માનવ ઉત્સર્જનની ભરપાઈ કરવા માટે પૂરતી નથી.
ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેરેસ્ટ્રીયલ માઇક્રોબાયોલોજીના ટોબિયાસ એર્બના નેતૃત્વ હેઠળના સંશોધકો. મેક્સ પ્લાન્ક કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ઠીક કરવા માટે નવી પદ્ધતિઓ વિકસાવવા માટે કુદરતી સાધનોનો ઉપયોગ કરે છે. તેઓ હવે એક કૃત્રિમ મેટાબોલિક માર્ગ વિકસાવવામાં સફળ થયા છે જે ફોર્મિક એસિડમાંથી અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ ફોર્માલ્ડિહાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે, જે કૃત્રિમ પ્રકાશસંશ્લેષણમાં શક્ય મધ્યસ્થી છે. ફોર્માલ્ડિહાઇડ કોઈપણ ઝેરી અસરો વિના અન્ય મૂલ્યવાન પદાર્થો બનાવવા માટે ઘણા મેટાબોલિક માર્ગોમાં સીધા પ્રવેશી શકે છે. કુદરતી પ્રક્રિયાની જેમ, બે મુખ્ય ઘટકોની જરૂર પડે છે: ઊર્જા અને કાર્બન. પહેલું ફક્ત સીધા સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા જ નહીં, પણ વીજળી દ્વારા પણ પૂરું પાડી શકાય છે - ઉદાહરણ તરીકે, સૌર મોડ્યુલ.
મૂલ્ય શૃંખલામાં, કાર્બન સ્ત્રોતો પરિવર્તનશીલ હોય છે. અહીં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ એકમાત્ર વિકલ્પ નથી, આપણે બધા વ્યક્તિગત કાર્બન સંયોજનો (C1 બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ) વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ: કાર્બન મોનોક્સાઇડ, ફોર્મિક એસિડ, ફોર્માલ્ડીહાઇડ, મિથેનોલ અને મિથેન. જો કે, આ લગભગ બધા પદાર્થો જીવંત જીવો (કાર્બન મોનોક્સાઇડ, ફોર્માલ્ડીહાઇડ, મિથેનોલ) અને ગ્રહ (ગ્રીનહાઉસ ગેસ તરીકે મિથેન) બંને માટે અત્યંત ઝેરી છે. ફોર્મિક એસિડને તેના મૂળભૂત સ્વરૂપમાં તટસ્થ કર્યા પછી જ ઘણા સુક્ષ્મસજીવો તેની ઉચ્ચ સાંદ્રતા સહન કરે છે.
"ફોર્મિક એસિડ કાર્બનનો ખૂબ જ આશાસ્પદ સ્ત્રોત છે," અભ્યાસના પ્રથમ લેખક મેરેન નેટરમેન ભાર મૂકે છે. "પરંતુ તેને ઇન વિટ્રો ફોર્માલ્ડીહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવું ખૂબ જ ઊર્જા-સઘન છે." આનું કારણ એ છે કે ફોર્મેટ, ફોર્મેટનું મીઠું, સરળતાથી ફોર્માલ્ડીહાઇડમાં રૂપાંતરિત થતું નથી. "આ બે અણુઓ વચ્ચે એક ગંભીર રાસાયણિક અવરોધ છે, અને આપણે વાસ્તવિક પ્રતિક્રિયા કરી શકીએ તે પહેલાં, આપણે બાયોકેમિકલ ઊર્જા - ATP ની મદદથી તેને દૂર કરવું જોઈએ."
સંશોધકોનો ઉદ્દેશ્ય વધુ આર્થિક રસ્તો શોધવાનો હતો. છેવટે, કાર્બનને ચયાપચયમાં પૂરવા માટે જેટલી ઓછી ઉર્જાની જરૂર પડે છે, તેટલી જ ઉર્જાનો ઉપયોગ વૃદ્ધિ અથવા ઉત્પાદનને ઉત્તેજીત કરવા માટે થઈ શકે છે. પરંતુ પ્રકૃતિમાં આવી કોઈ રીત નથી. ટોબિયાસ એર્બ કહે છે, "બહુવિધ કાર્યો ધરાવતા કહેવાતા હાઇબ્રિડ ઉત્સેચકોની શોધ માટે થોડી સર્જનાત્મકતાની જરૂર હતી." "જોકે, ઉમેદવાર ઉત્સેચકોની શોધ ફક્ત શરૂઆત છે. અમે એવી પ્રતિક્રિયાઓ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ જેને એકસાથે ગણી શકાય કારણ કે તે ખૂબ જ ધીમી હોય છે - કેટલાક કિસ્સાઓમાં, પ્રતિ એન્ઝાઇમ પ્રતિ સેકન્ડ એક કરતા ઓછી પ્રતિક્રિયા હોય છે. કુદરતી પ્રતિક્રિયાઓ હજાર ગણી ઝડપી દરે આગળ વધી શકે છે." આ તે જગ્યા છે જ્યાં કૃત્રિમ બાયોકેમિસ્ટ્રી આવે છે, મેરેન નેટરમેન કહે છે: "જો તમે એન્ઝાઇમની રચના અને પદ્ધતિ જાણો છો, તો તમને ખબર પડશે કે ક્યાં હસ્તક્ષેપ કરવો. તેનો ખૂબ ફાયદો થયો છે."
એન્ઝાઇમ ઑપ્ટિમાઇઝેશનમાં અનેક અભિગમોનો સમાવેશ થાય છે: વિશિષ્ટ બિલ્ડીંગ બ્લોક વિનિમય, રેન્ડમ મ્યુટેશન જનરેશન અને ક્ષમતા પસંદગી. "ફોર્મેટ અને ફોર્માલ્ડીહાઇડ બંને ખૂબ જ યોગ્ય છે કારણ કે તેઓ કોષ દિવાલોમાં પ્રવેશ કરી શકે છે. આપણે કોષ સંસ્કૃતિ માધ્યમમાં ફોર્મેટ ઉમેરી શકીએ છીએ, જે એક એન્ઝાઇમ ઉત્પન્ન કરે છે જે પરિણામી ફોર્માલ્ડીહાઇડને થોડા કલાકો પછી બિન-ઝેરી પીળા રંગમાં ફેરવે છે," મેરેને કહ્યું. નેટરમેને સમજાવ્યું.
ઉચ્ચ-થ્રુપુટ પદ્ધતિઓના ઉપયોગ વિના આટલા ટૂંકા ગાળામાં પરિણામો શક્ય ન હોત. આ કરવા માટે, સંશોધકોએ જર્મનીના એસલિંગેનમાં ઔદ્યોગિક ભાગીદાર ફેસ્ટો સાથે સહયોગ કર્યો. "લગભગ 4,000 વિવિધતાઓ પછી, અમે અમારી ઉપજમાં ચાર ગણો વધારો કર્યો," મેરેન નેટરમેન કહે છે. "આમ, અમે ફોર્મિક એસિડ પર બાયોટેકનોલોજીના માઇક્રોબાયલ વર્કહોર્સ, મોડેલ સૂક્ષ્મજીવ ઇ. કોલીના વિકાસ માટેનો આધાર બનાવ્યો છે. જો કે, હાલમાં, અમારા કોષો ફક્ત ફોર્માલ્ડીહાઇડ ઉત્પન્ન કરી શકે છે અને વધુ રૂપાંતરિત થઈ શકતા નથી."
ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ પ્લાન્ટ મોલેક્યુલર ફિઝિયોલોજીના તેમના સહયોગી સેબેસ્ટિયન વિંક સાથે મળીને. મેક્સ પ્લાન્ક સંશોધકો હાલમાં એક એવો સ્ટ્રેન વિકસાવી રહ્યા છે જે મધ્યવર્તી પદાર્થોને શોષી શકે છે અને તેમને કેન્દ્રીય ચયાપચયમાં દાખલ કરી શકે છે. તે જ સમયે, ટીમ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ કેમિકલ એનર્જી કન્વર્ઝન ખાતે કાર્યકારી જૂથ સાથે કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રૂપાંતર પર સંશોધન કરી રહી છે. વોલ્ટર લેઇટનરના નિર્દેશનમાં મેક્સ પ્લાન્ક. લાંબા ગાળાનો ધ્યેય ઇલેક્ટ્રોબાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઉત્પાદિત કાર્બન ડાયોક્સાઇડથી ઇન્સ્યુલિન અથવા બાયોડીઝલ જેવા ઉત્પાદનોમાં "એક-કદ-ફિટ-બધા પ્લેટફોર્મ" છે.
સંદર્ભ: મેરેન નેટરમેન, સેબેસ્ટિયન વેન્ક, પાસ્કલ ફિસ્ટર, હૈ હી, સેઉંગ હ્વાંગ લી, વિટોલ્ડ સ્ઝિમાન્સ્કી, નિલ્સ ગુન્ટરમેન, ફેઇંગ ઝુ "ફોસ્ફેટ-આધારિત ફોર્મેટને ફોર્માલ્ડીહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે એક નવા કાસ્કેડનો વિકાસ ઇન વિટ્રો અને ઇન વિવો", લેનાર્ટ નિકલ. , ચાર્લોટ વોલનર, જાન ઝાર્ઝીકી, નિકોલ પાચિયા, નીના ગેઇસર્ટ, ગિયાનકાર્લો ફ્રાન્સિઓ, વોલ્ટર લેઇટનર, રેમન ગોન્ઝાલેઝ અને ટોબિયાસ જે. એર્બ, 9 મે, 2023, નેચર કોમ્યુનિકેશન્સ.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
સાયટેકડેઇલી: 1998 પછીના શ્રેષ્ઠ ટેક સમાચારનું ઘર. ઇમેઇલ અથવા સોશિયલ મીડિયા દ્વારા નવીનતમ ટેક સમાચાર સાથે અદ્યતન રહો. > મફત સબ્સ્ક્રિપ્શન સાથે ઇમેઇલ ડાયજેસ્ટ
કોલ્ડ સ્પ્રિંગ હાર્બર લેબોરેટરીઝના સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે SRSF1, એક પ્રોટીન જે RNA સ્પ્લિસિંગને નિયંત્રિત કરે છે, તે સ્વાદુપિંડમાં અપરેગ્યુલેટેડ છે.