Растущие цены на газ и опасно низкое население панды в мире - что если кто-то скажет вам, что у нас скоро может быть одно решение обеих этих проблем? Если это кажется слишком хорошим, чтобы быть правдой, подумайте еще раз; Ученые из Университета штата Миссисипи проводят исследования о возможности использования панд для решения наших проблем с биотопливом, что может привести к резкому увеличению усилий по сохранению и снижению расходов на топливо. Секрет решения? Это все в корме панды.
Связанный контент
- Ученые строят дрожжевую хромосому с нуля. Следующий? Конструктор геномов
Когда дело доходит до биотоплива, на рынке доминирует одно слово: этанол, биотопливо из кукурузы. Хотя этанол является наиболее широко используемым биотопливом, он не обязательно рекламируется как идеальная замена ископаемому топливу - на самом деле, польза от этанола горячо обсуждается с момента его создания.
Спор звучит примерно так: для того, чтобы наполнить бак внедорожника этаноловым топливом, вам нужно использовать достаточно кукурузы, чтобы прокормить одного человека в течение всего года. В документе, опубликованном в 2012 году Институтом комплексных систем Новой Англии, указывается, что этанол является причиной роста цен на сельскохозяйственные культуры с 2005 года. И даже экологические группы избегают этанола, ссылаясь на огромное количество ископаемого топлива, необходимого для превращения кукурузы в полезный биотопливный продукт, и склонность компаний покупать землю в развивающихся странах для выращивания прибыльного биотоплива, а не продуктов питания для местного потребления.
Эшли Браун, исследователь из Университета штата Миссисипи, считает, что она нашла ответ на эту головоломку с альтернативным топливом. Принимая побочные продукты кукурузы - шелуху, стебли и початки - этанол можно было бы создать, не погружаясь в съедобные части кукурузы, снижая вероятность нехватки продовольствия и скачка цен. Проблема заключается в том, что для разрушения этих материалов, которые содержат очень много лигноцеллюлозы или сухого растительного вещества, требуется специальный процесс предварительной обработки. Процесс является чрезвычайно дорогостоящим и не очень эффективным по времени, при котором используются высокие температуры, высокое давление и кислота для расщепления сухого вещества растения до того, как оно может стать этанолом. Чтобы обойти эту проблему, Браун и другие исследователи искали естественное решение - бактерии, которые могли бы помочь с разрушением лигноцеллюлозного материала.
Биотопливные компании уже давно ищут естественный способ расщепления растительного сырья; до сих пор термиты были фаворитом для пережевывания древесного материала. Но оказывается, что может быть и лучшее, и более симпатичное животное, которое может помочь производить биотопливо. Кишечник панд удивительно короткий, физический признак, который означает, что их кишечник содержит бактерии с необычайно мощными энзимами для разрушения их древесной диеты из бамбука за короткое время.
«Время от еды до дефекации у панды сравнительно короткое, поэтому их микробы должны быть очень эффективными для получения питательной ценности бамбука», - говорит Браун, исследователь, возглавляющий работу. «И эффективность является ключевым фактором, когда речь идет о производстве биотоплива, поэтому мы сосредоточились на микробах в гигантской панде».
Исследование началось более двух лет назад, когда Браун и команда исследователей начали изучать фекалии панды. В 2011 году они определили, что эти супер-перевариваемые микробы присутствуют в кале панды, но им еще предстоит определить тип и количество присутствующих микробов. до сих пор. Используя корма из двух гигантских панд - Я Я и Ле Ле в Мемфисском зоопарке - Браун и ее команда провели секвенирование ДНК на микробах в своих образцах , выявив более 40 микробов в кале панды, которые могут быть полезны для разрушения и создания биотопливо.
Браун полагает, что для выращивания этих микробов в промышленных масштабах ученые могут поместить гены, которые продуцируют эти ферменты, в дрожжи, - тогда эти дрожжи можно было бы массово производить и собирать для производства биотоплива. Процесс будет примерно таким: большие ямки кукурузной шелухи, кукурузные початки, щепа и другие виды выброшенного волокнистого материала покрыты генетически измененными дрожжами. По мере того как микробы переваривают древесные вещества, они быстро превращают его в сахар, который затем подвергается ферментации. Со временем и после отфильтровывания твердых частиц и избытка воды у вас будет этанол, дистиллированный из древесных отходов.
Панды - не единственное животное, которое питается травяной пищей, но их физиология делает их уникальным кандидатом для гиперактивного разрушения побочных продуктов растений. Панды имеют тот же пищеварительный тракт, что и любой другой медведь; в отличие от коров или других травоядных, у панд нет лишнего желудка, где твердый лигноцеллюлозный материал перед обработкой переваривается. Вместо этого у них есть кишечная система плотоядного животного, и все же им удается извлечь достаточно питательных веществ из своей травяной диеты, чтобы выжить.
«Поскольку их время удержания очень мало - они постоянно едят и постоянно какают - чтобы получить материал для питания, они должны быть очень быстрыми, чтобы сломать его и извлечь сахар», - объяснил Браун. «Многие микробы продуцируют целлюлозу, которая расщепляет лигноцеллюлозную биомассу, но это вопрос о том, насколько эффективно или эффективно они это делают». Браун отмечает, что когда речь идет о панде, их микробы являются одними из самых эффективных ученых, которые видели разрушение древесного материала. растения.
А Браун считает, что использование панд в качестве корма может привести не только к более «зеленой» экономике: это также может привести к усилению охраны животных, количество которых в дикой природе сократилось до опасного уровня 1600 (хотя в последнее время удача была разводить панд в неволе, как новая панда в Национальном зоопарке). «Эти исследования также помогают нам узнать больше о пищеварительной системе этого находящегося под угрозой исчезновения животного и микроорганизмах, которые в ней живут, что важно, потому что большинство болезней, вызываемых пандами, поражают их кишки», - сказал Браун.
Браун отмечает, что если панда станет ценной для рынка по большему количеству причин, чем ее невероятно восхитительное поведение, это может вызвать большие шаги в направлении сохранения - шаг, который может быть взаимовыгодным для панд и людей ». Удивительно, что здесь мы подвергаемся опасности виды, которые почти исчезли с планеты, но нам еще многому еще предстоит поучиться. Это подчеркивает важность спасения находящихся под угрозой исчезновения животных », - сказала она. «Это заставляет нас думать - возможно, у этих находящихся под угрозой исчезновения животных есть полезные результаты, о которых мы даже не думали».
