Vi khuẩn - Nguồn nhiên liệu tương lai?

Với một hệ thống máy tính mới, các nhà khoa học thuộc Đại học Sheffeild vừa vẽ ra cơ chế trao đổi chất của vi khuẩn Nostoc. Theo đó, Nostoc cố định ni-tơ, và thải ra hydro - loại khí có thể sử dụng làm nhiên liệu.

Giống như các sinh vật sống, vi khuẩn cũng duy trì sự sống của mình thông qua cơ chế trao đổi chất riêng. Đó là một chuỗi dài các phản ứng hóa học chuyển đổi chất dinh dưỡng thành năng lượng và rác thải.

Sử dụng các mẫu máy tính toán học, nhóm nghiên cứu đã vẽ ra cơ chế trao đổi chất của một loại vi khuẩn có tên là Nostoc. Nostoc đã cố định ni-tơ, và trong quá trình thực hiện, thải ra hidro, loại khí có thể sử dụng làm nhiên liệu.

Cố định Nitơ là một quá trình xử lý năng lượng mạnh và rõ ràng là chúng ta vẫn chưa biết chính xác cách thức vi khuẩn này tạo ra năng lượng cần để thực hiện quá trình trên. Và giờ đây, hệ thống máy tính mới này đã được sử dụng để vẽ ra cách thức quá trình trên xảy ra như thế nào.

Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn gặp nhiều khó khăn trong việc tìm ra con đường trao đổi chất của vi khuẩn. Cơ chế trao đổi chất của vi khuẩn là một mạng lưới nhiều phản ứng hóa học, và thậm chí ngay cả những kỹ thuật phức tạp nhất cũng chỉ có thể đo được một phần trong chuỗi phản ứng này.

TS. Guido Sanguinetti, khoa Khoa học máy tính, Đại học Sheffield, người chỉ đạo nghiên cứu cho biết: “Nghiên cứu đã tìm ra mối quan hệ mà trước đây chúng ta chưa biết, giữa cơ cấu năng lượng của vi khuẩn Nostoc và cơ chế trao đổi Nitơ lõi của Nostoc. Những điều tra sâu hơn về trao đổi chất có thể giúp hiểu kỹ hơn và cải tiến cơ chế sinh hyđrô của những vi khuẩn này. Chắc chắn sẽ còn phải mất một thời gian nữa trước khi một bình vi khuẩn có thể giúp xe hơi của bạn chạy được, tuy nhiên nghiên cứu này cũng đã là một bước tiến nhỏ trong công tác tìm những nguồn nhiên liệu tương lai bền vững”.

Ông cũng cho biết thêm: “Bước tiếp theo của chúng ta đó là phải đi sâu tìm hiểu vào cơ chế sinh hydro, cũng như là việc xây dựng các mô hình máy tính toán học có khả năng tích hợp nhiều nguồn dữ liệu sinh học hơn nữa".

Nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Đại học Sheffield là kết quả của sự hợp tác liên ngành giữa các nhà khoa học máy tính, kỹ sư hóa học theo một nguyên tắc mới được gọi là Synthetic Biology (Sinh vật học Tổng hợp). Mục đích chính của Sinh vật học Tổng hợp là nhằm tìm hiểu con đường trao đổi chất nào của vi khuẩn chịu trách nhiệm cho các chức năng quan trọng, và do vậy về mặt di truyền học có thể xây dựng được các cơ chế có thể thực hiện chức năng mong muốn được hiệu quả hơn.