Khi vi khuẩn trở thành "đồng minh" giúp con người làm sạch không khí

Vi khuẩn dinh dưỡng methane (methanotrophic) là “nhà vô địch” trong các loài vi khuẩn trong việc làm sạch không khí. Chúng có thể hấp thụ những khí nhà kính chủ chốt và các kim loại nặng từ môi trường.

Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Northwestern đã xác định được 2 protein trong vi khuẩn methanotrophic có khả năng khai thác kim loại nặng từ môi trường và tiêu thụ khí nhà kính.

Hai loại protein chưa từng được nghiên cứu trước đây - MbnB và MbnC - được xác định là có vai trò một phần trong hoạt động bên trong của các vi khuẩn này. Chúng giúp thúc đẩy các quá trình sinh lý và biến vi khuẩn methanotrophic trở thành đồng minh hữu ích trong cuộc chiến chống lại sự biến đổi khí hậu của con người.

Một khi chúng ta hiểu biết sâu sắc cơ chế hoạt động của những vi khuẩn này, chúng ta có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả để làm sạch môi trường, thậm chí là dọn dẹp ô nhiễm trong môi trường khám và chữa bệnh - nhóm nghiên cứu cho biết

Cấu trúc protein. (Ảnh: Phòng thí nghiệm Amy Rosenzweig, Đại học Northwestern).

Amy Rosenzweig - một trong những nhà nghiên cứu, thuộc trường Đại học Northwestern ở Illinois cho biết: "Lúc đầu chúng tôi tập trung nghiên cứu vi khuẩn dinh dưỡng methan, nhưng bây giờ các phát hiện của chúng tôi đã vượt ra khỏi chúng. Hai protein mới được tìm thấy trong vi khuẩn methanotrophic cũng được tìm thấy trong một loạt các vi khuẩn khác, bao gồm trong cả mầm bệnh của con người".

MbnB và MbnC quan trọng vì chúng đóng vai trò trong việc sản xuất peptide bị biến đổi được gọi là methanobactin. Từ đó chúng cho phép các tế bào của vi khuẩn hấp thụ đồng từ môi trường xung quanh.

Sau đó đồng được sử dụng như là nhiên liệu để enzym hóa methane thành methanol trong thực phẩm. Quá trình này khiến các nhà khoa học cực kì hứng thú với vi khuẩn dinh dưỡng methane cũng như cách MbnB và MbnC bắt đầu phản ứng dây chuyền.

Lượng carbon dioxit cao trong không khí cộng với mức độ methane ngày càng gia tăng chính là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Những khí này đến từ các nguồn tự nhiên cũng như từ ngành công nghiệp dầu khí.

Hiện tại, các nhà khoa học đang xem xét việc sử dụng các vi khuẩn methanotrophic để làm giảm sự gia tăng của methan trong không khí. Chúng cũng là một nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng trong tương lai khi có thể chuyển khí methan thành nhiên liệu.

Vi khuẩn dinh dưỡng methane có thể chống lại quá trình nóng lên toàn cầu. (Ảnh: Tin247).

Hơn nữa, vì vi khuẩn methanotrophic liên kết chặt chẽ với đồng nên chúng cũng có thể được dùng để điều trị bệnh Wilson. Đây là một rối loạn di truyền hiếm gặp khiến cơ thể bệnh nhân không thể xử lý sạch sẽ những nguyên tử đồng được tìm thấy trong thực phẩm. Vi khuẩn này cũng có thể là một nguồn lợi khuẩn probiotic hữu ích.

Các nhà khoa học còn phải thực hiện nhiều nghiên cứu nữa trước khi đưa những ứng dụng trên trở thành sự thật, tuy nhiên nghiên cứu đã giúp nâng cao kiến ​​thức của chúng ta về các loại vi khuẩn. Nhờ vào việc xác định MbnB và MbnC và các quá trình mà chúng tham gia vào, các nhà khoa học có thể dự đoán những loài vi khuẩn có thể tạo ra methanobactin.

Nhà nghiên cứu Rosenzweig cho biết: "Trước đây, khoa học chưa từng chứng kiến sự hình thành của các nhóm hóa học mà yêu cầu sự có mặt của những enzym có chứa kim loại, hai protein MbnB và MbnC cũng không hề xuất hiện trong các nghiên cứu trước đây. Hơn nữa, các enzym tương tự dường như được tạo ra trong các hoàn cảnh khác, điều đó cho thấy chất hóa học trong vi khuẩn methanotrophic có tầm quan trọng hơn nhiều việc tạo ra methanobactin".

Toàn bộ nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Science.