Člověk se vždycky snažil v živočišné říši najít spolehlivé pracanty, kteří za něj udělají nějakou tu nevděčnou práci. Vybíral si většinou ty největší a nejsilnější. Jsou ovšem věci, které ani slon nezvládne, a tak je načase zapřáhnout do našich služeb tvory nejmenší.
Bakterie jsou nejrozšířenější skupinou organismů na světě a některé druhy člověk využíval, aniž by si to uvědomil. S vývojem vědy se některé specializované bakterie začaly využívat například k čištění odpadních vod, praní prádla, bakterie pomáhají s rozkladem obsahu septiků či ropných skvrn, bojují za nás s hmyzem či pomáhají v medicíně. Je však třeba je poněkud geneticky upravit. Ale dá se to udělat i jinak.
Hybridní nanoorganismy
Třeba tím, že z bakterie vytvoříme kyborga, tedy propojíme organismus s technikou. Jestliže nám tyto organismy mohou pomoci likvidovat ropné havárie, proč by si třeba nemohly poradit se skleníkovými plyny? Na to se zaměřil tým vědců z americké University of Colorado Boulder pod vedením biologa Prashanta Nagpala už v roce 2013 a nyní zveřejňuje první hmatatelné výsledky.
Kvantové tečky nabudí bakteriální enzymy, jež pak mohou zpracovat třeba zmíněný oxid uhličitý na potřebnou surovinu.
„Vyvíjíme techniku, která by mohla zlepšit zachycování oxidu uhličitého, což pomůže v boji proti změnám klimatu a má potenciál nahradit průmyslovou výrobu na základě fosilních surovin s jejími škodlivými emisemi,“ vysvětluje Prashant Nagpal. O co jde? Jeho tým vytvořil hybridní nanoorganismy tím, že vybraný druh bakterií vybavil kvantovými tečkami. Díky tomu si bakterie berou energii ze světelného záření a s ní pak mohou přeměňovat oxid uhličitý a dusík na potřebné produkty.
Výhoda v nanometrech
Kvantová tečka, jinak quantum dot, je vlastně malý polovodič o průměru okolo třiceti nanometrů a výšce osmi nanometrů. Kvůli tak malým rozměrům vykazují elektrony uvnitř tečky kvantové vlastnosti, které u větších polovodičů nemůžeme pozorovat. Na tohle naráží výroba procesorů pro počítače, jejichž části kvůli kvantovým jevům nelze zmenšovat. Množství elektronů tu je omezeno a kvantována je i energie, která se v tečce nachází.
Ta může nabývat jen diskrétních hodnot, což znamená, že u ní můžeme jednoznačně určit moment hybnosti (fyzikální veličina, popisující rotační pohyb objektu) či spin (vnitřní moment hybnosti elementární částice). Díky svým vlastnostem umožňují kvantové tečky manipulovat s jednotlivými elektrony nebo fotony. Po aktivování světlem pak kvantové tečky nabudí bakteriální enzymy, jež pak mohou zpracovat třeba zmíněný oxid uhličitý na potřebnou surovinu.
Záleží na barvě světla
Takový bakteriální kyborg může mít různé vlastnosti a bude záležet jen na kombinaci kvantových teček a různých vlnových délek světla, které tyto hybridní nanoorganismy ozáří. Tým vědců z University of Colorado „přinutil“ své miniaturní kyborgy po ozáření zeleným světlem přeměnit dusík na amoniak, s červeným světlem pak dovedou vylepšené bakterie z oxidu uhličitého připravit základní surovinu pro výrobu plastů. Pravda, jeden takový nanoorganismus toho moc neudělá, ale zato dokáže produkovat miliony molekul takových látek dlouhé hodiny bez známek vyčerpání.
Domácnosti budou moci mít u svého domu malou továrnu, která s pomocí modifikovaných bakterií přemění vlastní emise oxidu uhličitého v potřebnou surovinu.
A když si přitom uvědomíme, že jich mohou být miliardy… Představa týmu Prashanta Nagpala se neomezuje na laboratorní či průmyslovou výrobu pomocí těchto bakterií. Stejně jako má dnes mnoho domácností fotovoltaické panely, s nimiž pokrývají nejen část své spotřeby elektřiny, ale odvádějí ji i do veřejné sítě, budou moci mít u svého domu malou továrnu, která s pomocí modifikovaných bakterií přemění vlastní emise oxidu uhličitého v potřebnou surovinu, kterou bude možné dále prodávat.
Reklama
foto: Shutterstock, zdroj: Science Daily
