Mikroba Perut yang Direkayasa Secara Genetik Mengubah Rumput Laut menjadi Etanol


Rumput laut mungkin merupakan tanaman yang ideal untuk berubah menjadi biofuel. Tumbuh di sebagian besar dari dua pertiga planet yang berada di bawah air, sehingga tidak akan mengganggu tanaman pangan seperti halnya jagung untuk etanol. Karena ia mengambil nutrisi dan airnya sendiri dari laut, ia tidak memerlukan pupuk atau irigasi

Rumput laut mungkin merupakan tanaman yang ideal untuk berubah menjadi biofuel. Tumbuh di sebagian besar dari dua pertiga planet yang berada di bawah air, sehingga tidak akan mengganggu tanaman pangan seperti halnya jagung untuk etanol. Karena ia mengambil nutrisi dan airnya sendiri dari laut, ia tidak memerlukan pupuk atau irigasi. Yang paling penting bagi calon pembuat biofuel, tidak mengandung lignin — untaian kuat dari gula kompleks yang mengeraskan batang tanaman dan menimbulkan hambatan besar untuk mengubah tanaman berbasis lahan seperti switchgrass menjadi biofuel.

Para peneliti di Bio Architecture Lab, Inc., (BAL) dan University of Washington di Seattle kini telah mengambil langkah pertama untuk mengeksploitasi keunggulan alami rumput laut. Mereka telah membangun mikroba yang mampu mencernanya dan mengubahnya menjadi etanol atau bahan bakar atau bahan kimia lainnya. Ahli biologi sintetis, Yasuo Yoshikuni, salah satu pendiri BAL, dan rekan-rekannya mengambil Escherichia coli, bakteri usus yang paling terkenal sebagai kontaminan makanan, dan membuat beberapa modifikasi genetik yang memberikan kemampuan untuk mengubah gula menjadi rumput laut yang dapat dimakan yang disebut kombu menjadi bahan bakar. Mereka melaporkan temuan mereka dalam jurnal Science edisi 20 Januari.

Untuk mendapatkan E. coli-nya untuk mencerna kombu, Yoshikuni beralih ke alam — khususnya, ia melihat ke dalam genetika mikroba alami yang dapat memecah alginat, molekul gula utama dalam rumput laut coklat. "Bentuk gula di dalam rumput laut sangat eksotis, " kata Yoshikuni. "Tidak ada mikroba industri untuk memecah alginat dan mengubahnya menjadi bahan bakar dan senyawa kimia."

Begitu ia dan rekan-rekannya telah mengisolasi gen yang akan memberikan sifat yang diperlukan, mereka menggunakan fosmid — pembawa untuk sejumlah kecil kode genetik — untuk menempatkan DNA ke dalam sel E.coli, di mana ia mengambil tempatnya dalam mikroba set instruksi genetik sendiri. Untuk menguji bakteri baru yang direkayasa secara genetika, para peneliti mengumpulkan beberapa kombu, mencampurkannya dengan air dan menambahkan E. coli yang telah diubah. Sebelum dua hari berlalu larutan mengandung sekitar 5 persen etanol dan air. Ini juga melakukan ini pada (relatif) suhu rendah antara 25 dan 30 derajat Celcius, yang keduanya berarti bahwa mikroba rekayasa dapat mengubah rumput laut menjadi bahan bakar tanpa memerlukan penggunaan energi tambahan untuk proses tersebut.

Sebuah analisis dari Pacific Northwest National Laboratory (pdf) menunjukkan bahwa AS dapat memasok 1 persen kebutuhan bensin tahunannya dengan menumbuhkan rumput laut tersebut untuk panen di sedikit kurang dari 1 persen perairan teritorial negara itu. Manusia sudah tumbuh dan memanen sekitar 15 juta metrik ton kombu dan rumput laut lainnya untuk dimakan. Dan tidak ada alasan untuk takut E. coli yang baru direkayasa melarikan diri ke alam liar dan mengonsumsi rumput laut yang sudah ada di luar sana, Yoshikuni berpendapat. " E. coli mencintai usus manusia, tidak menyukai lingkungan laut, " katanya. "Aku hampir tidak bisa membayangkan itu akan melakukan sesuatu. Itu hanya akan mati."

Mikroba itu ternyata berguna untuk membuat molekul selain etanol, seperti isobutanol atau bahkan prekursor plastik, kata Yoshikuni. "Anggap mikroba sebagai sasis dengan modul fungsional yang direkayasa, " atau jalur untuk menghasilkan molekul tertentu, kata Yoshikuni. "Jika kita mengintegrasikan jalur lain alih-alih jalur etanol, mikroba ini bisa menjadi platform untuk mengubah gula menjadi berbagai molekul."

Fakta bahwa mikroba industri satu atap seperti itu dapat mengubah rumput laut menjadi berbagai molekul telah menarik perhatian pakaian seperti Badan Proyek Penelitian Lanjutan Departemen Energi AS - Energi, atau ARPA-e, yang telah mendanai kerja BAL dengan DuPont untuk menghasilkan molekul lain dari mikroba rekayasa tersebut. "Karena rumput laut tumbuh secara alami di lautan, ia menggunakan dua pertiga planet yang tidak kami gunakan untuk pertanian, " tulis direktur program ARPA-e Jonathan Burbaum dalam sebuah surel. "ARPA – e mengarahkan sebagian kecil dari dana yang tersisa menuju percobaan aquafarm untuk mengukur produktivitas area dan efisiensi panen."

Penyakit Nyamuk dan Kutu yang Ditimbulkan Meningkat di ASAS Membutuhkan Perencanaan Bencana yang Lebih CerdasWired Wheels: Memutar Masa Depan Transportasi Perkotaan [Video]Potongan Paling BaikPengembangan Batubara Mengancam Great Barrier ReefSeberapa Risiko 10 Teknologi Emerging Top Forum Ekonomi Dunia untuk 2016?Menangkap Arus Capricious AtlantikAkankah AS Perlu Membangun Batubara Lain atau Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir?