Эволюция бурых водорослей очень помогает биотопливу

Когда вы думаете о водорослях, вы можете представить ярко-зеленые нити, качающиеся в ручье, или сине-зеленые цветы, вторгающиеся в озера.

Однако подавляющее большинство этих сложных водных организмов, которые обменивают солнечный свет на энергию, имеют коричневый цвет, как, например, обширные леса из водорослей, которые можно увидеть в арктических регионах или вдоль побережья Калифорнии.

Эволюционное происхождение бурых водорослей

(Фото: Михай Келес/Unsplash)

Бурые водоросли коричневые (и, следовательно, менее привлекательные), потому что они разработали уникальный набор пигментов, которые поглощают больше света для фотосинтеза, чем зеленые растения и водоросли. наука ежедневно.

В результате бурые водоросли необходимы для жизни на Земле, производя 20% кислорода, которым дышат люди.

Ученым еще предстоит разгадать молекулярные пути, которые позволяют этим бурым водорослям преобразовывать солнечный свет в энергию.

Биологи из Университета штата Колорадо в сотрудничестве с исследователями из Германии и Китая открыли революционные новые идеи об эволюционных путях, которые прошли эти водоросли, чтобы произвести свой необычный коричневый пигмент, известный как фукоксантин.

Фукоксантин используется в нутрицевтиках и фармацевтике.

Фукоксантин приобрел популярность в пищевой и медицинской промышленности за последнее десятилетие.

Молекулярная структура фукоксантина была открыта в 1960-х годах после того, как 150 лет назад о ней впервые сообщили в научной литературе.

Что было неизвестно, так это то, как водоросли произвели это природное вещество.

Было показано, что этот биохимический производственный маршрут сложен; Исследователи PNAS показывают, что коричневый пигмент фукоксантин возник путем дублирования древних генов, производящих светозащитные пигменты.

Некоторые из этих копий гена постепенно развили все более сложные роли, позволив синтезировать дополнительные пигменты, которые стали особенно подходящими для фотосинтеза.

«Эти водоросли способны смешиваться и сочетаться, а затем перепрограммировать свои клеточные системы для сбора света так, как это не делают наземные растения», — объяснил Бирс.

Новое открытие обеспечивает богатую основу для будущих исследований, которые могут позволить перенести необычайную светособирающую эффективность коричневого пигмента на другие объекты или цели.

Например, понимание того, как возникли бурые водоросли, может помочь ученым лучше понять фукоксантин как питательное вещество для различных целей в области здравоохранения.

В исследованиях биотоплива изучение того, как изменить количество этого пигмента в клетке, может привести к большей эффективности фотосинтеза, что позволит производить большее количество биотоплива с тем же количеством света, земли и труда, что и обычное топливо.

Читайте также: Биотопливо на основе водорослей от Algenol: новое поколение возобновляемых источников энергии (ВИДЕО)

Производство биотоплива с использованием водорослей

Углеводы, белки и натуральные жиры/масла являются тремя основными компонентами биомассы водорослей.

Поскольку большая часть натурального масла, производимого микроводорослями, представляет собой триглицерин, который является правильным типом масла для производства биодизеля, микроводоросли являются исключительным центром водорослей для биодизеля.

Микроводоросли можно использовать для получения энергии многими другими способами, кроме биодизеля.

При определенных условиях роста многие виды водорослей могут выделять газообразный водород в зависимости от энергия фермы.

Биомасса водорослей, такая как древесина, также может быть сожжена или переработана в анаэробных условиях для получения биометана, который можно использовать для выработки тепла и электроэнергии.

Пиролиз также можно использовать для производства неочищенного бионефти из биомассы водорослей.

Большинство микроводорослей осуществляют исключительно фотосинтез, а это означает, что им требуется свет и углекислый газ в качестве источников энергии и углерода.

Этот режим культивирования обычно называют фотодинамическим.

С другой стороны, некоторые виды водорослей могут жить в полной темноте и использовать органический углерод, такой как глюкоза или ацетат, в качестве источников энергии и углерода.

Такой тип земледелия известен как гетеротрофный.

Выращивание гетеротрофных водорослей для производства биодизеля трудно оправдать из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат.

Производство биотоплива из водорослей часто зависит от фотосинтеза, при котором солнечный свет используется как бесплатный источник света для снижения затрат.

Статьи по Теме: Гигантские моллюски помогают партнерам-водорослям собирать свет