https://frosthead.com

בטן טרמיט ודלק ביולוגי

פאלק וורנקה הציץ מטה דרך זכוכית מגדלת רכובה והתבונן בעדינות אל ערימת חרקים קטנה. הם היו מתים - קפואים ונערמים על גוש מתכת צונן כמו שטחי קפה הותקעים על כף. עם זוג מלקחיים בעלי קצה דק, הוא תפס את אחד החרקים בבסיס בית החזה שלו והרים אותו מהגוש. הוא היה חום וכמעט לא גדול יותר מריסים. במלקחיים שניים הוא צבט את קצה בטנו. הוא משך בעדינות ומשך אותו לשניים. מיתר מבריק ואדמדם החליק בצורה חלקה מתוך שלד הגזע. וורנקה חייך. "זה דבר טוב עם טרמיטים, " אמר במבטא גרמני עבה. "אתה מקבל את כל הבטן בחתיכה אחת."

וורנקה לא רוצה שהאינסטלציה של הטרמיט תיסקר ותכולתו תערבב. זה התוכן שהוא מעוניין בו. לבטן יש תאי צלעות שנפוחים בכמויות אדירות של חיידקים שהטרמיטים מפעילים כדי לפרק תאית מהעץ או העשב שהחרקים צורכים. כאשר הוא לא מכנה טרמיטים "בעלי חיים קטנים וחמודים", הוא מתייחס אליהם כאל "ביו-ריאקטורים מהלכים", ורואה בפנים העסיסיים שלהם סוג של זהב נוזלי. נכון לעכשיו, הוא מתעניין רק בנורה הגדולה ביותר במיתר, מה שמכונה הקטע הפרוקטודיאלי השלישי, או, בשפה האקולוגית של המיקרוביאליות, "הכישוף האחורי". תא בגודל המיקרוליטר - גדול בהרבה מחלקי הבטן הסובבים אותו ניתן להבחין בקלות בעין בלתי מזוינת - הוא בית לקהילה מובחנת של חיידקים שלדעת חלקם אנשים שעשויים לסייע בפתרון משבר האנרגיה.

וורנקה, חוקר במכון הגנום המשותף של המחלקה האמריקנית לאנרגיה בוולבנוט קריק, קליפורניה, מייצר תשומת לב רבה לאחרונה בעבודתו עם טרמיטים. החרקים יעילים להפליא בהפיכת התאית לסוכר - הצעד הראשון ביצירת דלק מצמחים כמו עשב סוכה או עצי צפצפה. מדענים לא יכולים להתחרות בטרמיטים. הם יכולים לפרק את קשריהם הקשים של התאית במעבדה, אך האנזימים שהם משתמשים בהם הם יקרים בפראות, לא יקרה. שם נכנס וורנקה. במחקר שלו יש אנשים שמשתלחים ברמת האפשרות לטבול בתבשיל המיקרוביאלי של הטרמיטים ולשלוף כמה אנזימים שיאפשרו סוף סוף לייצר אתנול מתאית בקנה מידה תעשייתי.

כשהונח בצד את המלקחיים, הרים וורנקה שתי מחטים ארוכות והרחיק את איברי הטרמיט ואת החזה. הוא הניח טיפת תמיסת חיץ על הבטן כדי להשאיר אותה לחה ואז המשיך לתקוף את הכדור האחורי התפוח, ודקר שוב ושוב את הנורה המבריקה עד שתכליה נשפך והתערבב עם החיץ ליצירת גרעינים של אנזימים ושברי תאית. עם הפיפטה שלו, הוא ינק את חלק מה"מחית "הנוזלית והתיז אותו בצינור פלסטיק. הוא מקווה לזהות את האנזימים המשפילים מתאית שבמחית, אך ראשית עליו להבין אילו חיידקים המצויים במעיים גורמים להם ואילו אלו פועלים בפועל לעיכול התאית.

בבקרים של יום חול כשמזג ​​האוויר טוב, וורנקה רוכב על הרכבת BART ומעביר אותה מברקלי דרך הגבעות לפרבר היוקרתי של וולנוט קריק. בתחנת הרכבת הוא מקפץ על אופניו ודוושותיו כמה קילומטרים על פני קניוני רצועות מסודרים ותחנות דלק לקמפוס המפואר, המפואר, כמו פארק התעשייה. ה- DOE פתח את המכון בשנת 1997 כדי לשמש כמרכז פרויקט הגנום האנושי, אשר פענח את רצף זוגות הבסיס ב- DNA שלנו. הפרויקט הסתיים בשנת 2003, אך JGI נותר מרכז מרכזי של עבודות רצף וגיפויים של הגנום. בתוך מבוך הענפים של המעבדות והמשרדים של הבניין יושבים כמעט מאה מכונות רצף בגודל מכונות כביסה וממתינים לדגימות DNA ו- RNA שנשלחו לכאן לניתוח על ידי מדענים ברחבי העולם.

וורנקה, שזכה בתואר שלישי במכון מקס פלאנק למיקרוביולוגיה ימית בברמן, גרמניה, רכש מומחיות נדירה עוד יותר בוולנוט קריק. הוא חלק מלהקה קטנה של מיקרוביולוגים שהשאירו את צלחות האגר שלהם לשדה חדש יחסית המכונה מטגנום, הכולל ניתוח DNA ישירות מדגימות סביבתיות, כמו מעי טרמיט או כפית מים לפני הים, במקום מתאים מעובדים.

מחלקת האנרגיה האמריקנית, פאלק וורנקה, חוקרת טרמיטים בתקווה לסייע בפתרון משבר האנרגיה (ג'וליה אולמסטד) עיכול טרמיטים של עיסת עץ הוא נושא המחקר בדלקים ביולוגיים חדשים פוטנציאליים (תמונות)

"מיקרוביולוגים ככל הנראה חשדו תמיד שהם חסרים גיוון כלשהו", אמר וורנקה. בימיה הראשונים של רצף הגנום, מדענים גידלו סוג אחד של מיקרואורגניזם בכל פעם, ואז חילצו ורצפו DNA מאותם תאים. בעיניהם, מציצת אוסף אקראי של חיידקים היישר מבטנו של טרמיט ומקווה לרצף ולמיין את החומר הגנטי של כל אחד מהחיידקים היה יכול להיות נועז ממש, אם לא בלתי אפשרי.

וורנקה, שבגיל 35 נראה כמו ולדימיר פוטין רענן פנים, מחשיב את עצמו כחוקר בספסל המעבדה. מה שמדביק את השערות בעורפו הוא החיפוש אחר אנזימים חדשים - תרשים של טריטוריות חדשות ומאוד מאוד קטנות. "זה כמו להיות האדם הראשון שראה פרפרים, " הוא אומר.

כשהוא מסתובב על שרפרף המעבדה שלו, החל וורנקה להסתפק בתהליך שבילה את שארית היום בסיום. הוא סידר מחדש את משקפי הבטיחות שלו ואת כפפות הטקס, הרים טרמיט נוסף והתחיל את התהליך המתכלה שוב. הטרמיט הזה, קורניגר Nasutitermes, היה חום כמו האחרים והיה לו בטן מבריקה ומצולעת. לראשו העגול וחסר העין היו שני סיכות בולטות מלמעלה. טרמיטים בסוג Nasutitermes ניזונים מעץ מת יבש. זה לפני שהיה קפוא ונשלח לכאן מפלורידה, היה עובד, חבר הקסטה שהאשים אותו, בחלקו, באיתור ועיבוד תאית להאכלת חיילי קן ותמליל רבייה.

Nasutitermes הוא סוג קרוב לליבו של וורנקה. מחקר מטגנום שעשה עם הסוג ב -2007 חשף גומל של מידע חדש על המתרחש בבטן החרקים. לא רק שהוא ועמיתיו גילו אנזימים שלא היו מוכרים בעבר, אלא שהם גם אישרו שבשיעור הטרמיטים ה"גבוהים "יותר כביכול, חיידקים השוכנים האחוריים מסנתזים את האנזימים הללו - רק ספקולציה לפני המחקר של וורנקה. יצירה זו הביאה לו את המחבר הראשון על מאמר בכתב העת היוקרתי Nature. לאחר מכן הגיעה התלהבות של עניין תקשורתי, בקשות להרצאה, וכעת מענק של 240, 000 $ מהמכון הביולוגי לאנרגיה - מיזם הדלק הביולוגי החדש של UC עם BP - לבזבז את השנתיים הבאות בהמשך לבדיקת מעי הטרמיט, הפעם עם שלוש מזונות דשא שונים מינים.

במערכת היחסים של וורנקה עם טרמיטים יש סימן של אובססיה של איברי המין. במהלך טיולים בסוף השבוע בפארק טילדן בהרי ברקלי, וורנקה מחליק אל כיסיו מקלות וחופן קומץ של יער רך. הוא מחזיר את הפסולת לדירתו ומפזר אותה לתוך חממה, ביתם של כמה מאות טרמיטים שאסף מהפרוע בקליפורניה. חרקים אלה אינם מיועדים לפיצול, אלא פשוט לטפל בהם. "אני לא ממש יודע מה להאכיל אותם, " הוא אמר, "אבל אני חושב שהם שמחים." וורנקה הוא אוצר צייתני של הזעיר; הוא משרת אורגניזמים קטנים ואת הים הפנימי המיקרוסקופי שלהם.

במעבדה סחף וורנקה ערימת חתיכות טרמיט שהופשרו עכשיו בידו והשליך אותם לפח ביולוגי. הוא סיים להשפיל את הסט הראשון שלו - חמישים לכל צינור - והלך להביא אוסף טרי מהמקפיא בצד השני של החדר. הוא אלים איתם, אך חיבתו לטרמיטים ברורה. עם זאת, פוטנציאל האנרגיה הירוקה של עבודתו מותיר את ורנקה ברובו ללא התרגשות. הוא ידון בשמחה על היתכנות הדלק הביולוגי, אך אומר שהנושאים אינם מעוררים בו חיים.

הוא פתח את צינור הטרמיטים החדש ושפך ערימה קטנה על גוש המתכת. למחרת היום הוא יטוס לאירופה כדי לנהל סבב שיחות על עבודת הטרמיטים שלו לאנשי אקדמיה המשתדלים להיות בחזית המחקר של השפלה תאית. "נחמד שיש היבט מיושם ואני מקווה שזו תהיה תרומה מועילה", אמר וורנקה, ונראה מעט עייף מכל ההתרגשות. "אבל אני קודם כל מתעניין במדע הבסיסי, במגוון החיידקים ובסימביוזה." ואז הרים טרמיט אחר, וחילק אותו לשניים.

בטן טרמיט ודלק ביולוגי