Stigende gasspriser og en farlig lav verdenspanda-befolkning - hva om noen sa til deg at vi snart kunne ha en løsning på begge disse problemene? Hvis det virker for godt til å være sant, tenk på nytt; forskere ved Mississippi State University forsker på muligheten for å bruke pandaer for å løse våre biodrivstoff-elendigheter, et skritt som kan føre til et støt i bevaringsarbeidet og et fall i drivstoffutgiftene. Hemmeligheten bak løsningen? Det hele ligger i pandaens bæsj.
Relatert innhold
- Forskere bygger et gjærkromosom fra riper. Neste? Designer Genomes
Når det gjelder biodrivstoff, domineres markedet av ett ord: etanol, et biodrivstoff laget av mais. Selv om etanol er det mest brukte biodrivstoffet, er det ikke nødvendigvis spionering som en perfekt erstatning for fossilt brensel. Faktisk er fordelen med etanol blitt drøftet varmt siden opprettelsen.
Debatten handler om noe slikt: For å fylle tanken på en SUV med etanol, må du bruke nok mais til å mate en enkelt person i et helt år. Et papir fra 2012 utgitt av New England Complex Systems Institute siterer etanol som en grunn til den økende prisen på avlinger siden 2005. Og til og med miljøgrupper unngår etanol og siterer de enorme mengdene fossilt brensel som er nødvendig for å gjøre mais et brukbart biodrivstoffprodukt og selskapets tilbøyelighet til å kjøpe land i utviklingsland for å dyrke det lukrative biodrivstoffet fremfor mat til lokalt forbruk.
Ashli Brown, forsker ved Mississippi State University, tror hun har funnet svaret på dette alternative drivstoffforholdet. Ved å ta biprodukter av mais - skall, stengler og kolber - kan etanol skapes uten å dyppe ned i de spiselige delene av mais, noe som reduserer sjansen for matmangel og prisøkning. Problemet er at for å bryte ned disse materialene, som er ekstremt høye i lignocellulose, eller tørre plantestoffer, kreves det en spesiell forbehandlingsprosess. Prosessen er ekstremt kostbar og ikke veldig tidseffektiv, ved å bruke høye temperaturer, høyt trykk og syre for å bryte ned det tørre plantestoffet før det kan bli etanol. For å omgå dette problemet har Brown og andre forskere lett etter en naturlig løsning-bakterier, som kan hjelpe med nedbrytningen av lignocellulosematerialet.
Biodrivstoffbedrifter har søkt etter en naturlig metode for å bryte ned plantemateriale en stund; så langt har termitter vært en favoritt for å tygge gjennom det woody materialet. Men det viser seg at det kan være et bedre – og kattedyr som kan bidra til å produsere biodrivstoff. Tarmene til pandaer er bemerkelsesverdig korte, en fysisk egenskap som betyr at tarmene har kommet til å inneholde bakterier med uvanlig potente enzymer for å bryte ned sitt woody kosthold av bambus på kort tid.
"Tiden fra å spise til avføring er relativt kort i pandaen, så mikroberne deres må være veldig effektive for å få næringsverdien ut av bambusen, " sier forskeren som leder arbeidet. "Og effektivitet er nøkkelen når det gjelder biodrivstoffproduksjon - det er derfor vi fokuserte på mikrober i den gigantiske pandaen."
Studien begynte for mer enn to år siden, da Brown og et team av forskere begynte å se på panda-avføring. I 2011 identifiserte de at disse superfordøyende mikrobene er til stede i panda avføring, men de hadde ennå ikke spesifisert hvilken type og mengde mikrober som var til stede inntil nå. Ved å bruke bæsj fra to gigantiske pandaer - Ya Ya og Le Le i Memphis Zoo – Brown og teamet hennes utførte DNA-sekvensering på mikrober i prøvene sine , og identifiserte mer enn 40 mikrober i panda-avføringen som kan være nyttig for sammenbrudd og opprettelse av biodrivstoff.
For å dyrke disse mikroberne i industriell skala, mener Brown at forskere kan sette genene som produserer disse enzymene i gjær - disse gjærene kan deretter masseproduseres og høstes for biodrivstoffproduksjon. Prosessen vil gå slik: Store groper av maisskaller, maiskolber, flis og andre former for kassert fibermateriale er dekket med genetisk endrede gjær. Når mikroberne fordøyer woody stoffer, gjør de det raskt til sukker, som deretter vil la gjære. Over tid og etter filtrering av faste stoffer og overflødig vann, ville du ha etanol, destillert fra treholdige avfallsprodukter.
Pandaer er ikke det eneste dyret som lever på et gresset kosthold, men fysiologien deres gjør dem til en unik kandidat for å bryte ned biprodukter fra planter på en hypereffektiv måte. Pandaer har samme fordøyelsespor som alle andre bjørner; i motsetning til kyr eller andre planteetere, har pandaer ikke en ekstra mage der hard lignocellulostisk materiale blir forbehandlet før den fordøyes. I stedet har de tarmsystemet til en rovdyr, og klarer likevel å hente ut nok næringsstoffer fra deres urteaktige kosthold til å overleve.
"Fordi oppbevaringstiden deres er veldig kort - de spiser konstant og popper konstant - for å få stoff til næring, må de være veldig raske med å bryte den ned og trekke ut sukkerene, " forklarte Brown. "Mange mikrober produserer celluloser som nedbryter lignocellulostisk biomasse, men det handler om hvor effektivt eller hvor effektivt de gjør det." Når det gjelder en panda, sier Brown, er mikroberne deres noen av de mest effektive forskerne har sett på å bryte ned det woody materialet. av en plante.
Og Brown mener at bruk av pandaer til bæsj kan føre til mer enn en grønnere økonomi: det kan også føre til økt bevaring for dyrene, som har sett antallene i naturen synke til farlige 1.600 (selv om det har vært nylig flaks med avler pandaer i fangenskap, som den nye babypandaen i National Zoo). "Disse studiene hjelper oss også med å lære mer om dette truede dyrets fordøyelsessystem og mikrober som lever i det, noe som er viktig fordi de fleste sykdommer pandaer påvirker tarmen, " sa Brown.
Brown bemerker at hvis pandaen blir mer verdifull for markedet av flere grunner enn dens utrolig bedårende oppførsel, kan det føre til større skritt mot bevaring - et trekk som kan være gjensidig fordelaktig for både pandaer og mennesker. ”Det er utrolig at her har vi en truet fare arter som nesten er borte fra planeten, men det er fremdeles så mye vi ennå ikke har lært av den. Det understreker viktigheten av å redde truede og truede dyr, ”sa hun. "Det får oss til å tenke - kanskje har disse truede dyrene gode resultater som vi ikke en gang har tenkt på."
