Stigende gaspriser og en farligt lav verdenspanda-befolkning - hvad nu hvis nogen fortalte dig, at vi snart kunne have en løsning på begge disse problemer? Hvis det synes for godt til at være sandt, skal du tænke igen; forskere ved Mississippi State University forsker på muligheden for at bruge pandaer til at hjælpe med at løse vores biobrændstof-onde, et skridt, der kan føre til et stød i bevarelsesbestræbelserne og et fald i brændstofudgifter. Hemmeligheden bag løsningen? Det hele ligger i pandas båd.
Relateret indhold
- Forskere bygger et gærkromosom fra ridser. Næste op? Designer Genomes
Når det kommer til biobrændstoffer, domineres markedet af et ord: ethanol, et biobrændstof, der er fremstillet af majs. Selvom ethanol er det mest anvendte biobrændstof, er det ikke nødvendigvis udråbt som en perfekt erstatning for fossile brændstoffer - faktisk er fordelen ved ethanol blevet drøftet varmt siden dens oprettelse.
Debatten går lidt i denne retning: For at fylde en SUV-tank med ethanolbrændstof, skal du bruge nok majs til at fodre en enkelt person i et helt år. Et papir fra 2012, der blev offentliggjort af New England Complex Systems Institute, citerer ethanol som en grund til den stigende pris på afgrøder siden 2005. Og selv miljøgrupper styrer ethanol væk og nævner de enorme mængder fossilt brændstof, der er nødvendigt for at gøre majs til et anvendeligt biobrændstofprodukt og virksomhedernes tilbøjelighed til at købe jord i udviklingslande for at dyrke det lukrative biobrændstof snarere end mad til lokalt forbrug.
Ashli Brown, en forsker ved Mississippi State University, mener, at hun har fundet svaret på dette alternative brændstofforhold. Ved at tage maiprodukter - skaller, stængler og cobs - kunne ethanol oprettes uden at dyppe ned i de spiselige dele af majs, hvilket reducerer risikoen for fødevaremangel og prisstigning. Spørgsmålet er, at der kræves en særlig forbehandlingsproces for at nedbryde disse materialer, som er ekstremt høje i lignocellulose eller tørt plantestof. Processen er ekstremt kostbar og ikke særlig tidseffektiv ved anvendelse af høje temperaturer, høje tryk og syre til at nedbryde det tørre plantestof, inden det kan blive ethanol. For at omgå dette problem har Brown og andre forskere været på udkig efter en naturlig opløsning-bakterier, som kunne hjælpe med nedbrydningen af lignocellulosematerialet.
Biobrændstofselskaber har søgt en naturlig metode til nedbrydning af plantemateriale i et stykke tid; indtil videre har termitter været en favorit til at tygge gennem det træagtige materiale. Men det viser sig, at der muligvis er et bedre – og cuter – dyr, der kan hjælpe med at producere biobrændstof. Pandas tarmer er bemærkelsesværdigt korte, en fysisk egenskab, der betyder, at deres tarme er kommet til at indeholde bakterier med usædvanligt potente enzymer til nedbrydning af deres woody kost af bambus på kort tid.
”Tiden fra spisning til afføring er relativt kort i pandaen, så deres mikrober skal være meget effektive for at få næringsværdien ud af bambus, ” sagde Brown, forskeren, der leder arbejdet. "Og effektivitet er nøglen, når det kommer til biobrændstofproduktion - det er derfor, vi fokuserede på mikroberne i den gigantiske panda."
Undersøgelsen begyndte for mere end to år siden, da Brown og et forskerhold begyndte at se på panda-fæces. I 2011 identificerede de, at disse superfordøjende mikrober er til stede i panda fæces, men de havde endnu ikke angivet typen og mængden af tilstedeværende mikrober indtil nu. Brug af bæsjet fra to gigantiske pandaer - Ya Ya og Le Le i Memphis Zoo – Brown og hendes team udførte DNA-sekventering på mikrober i deres prøver , idet de identificerede mere end 40 mikrober i panda-fæces, der kunne være nyttigt til nedbrydningen og oprettelsen af biobrændstoffer.
For at dyrke disse mikrober i industriel målestok mener Brown, at forskere kunne lægge generne, der producerer disse enzymer i gær - disse gærer kan derefter masseproduceres og høstes til biobrændstofproduktion. Processen ville gå i denne retning: Store gruber af majsskaller, majsskaller, træflis og andre former for kasseret fibrøst materiale er dækket med de genetisk ændrede gærer. Når mikrober fordøjer woody stoffer, omdanner de det hurtigt til sukker, som derefter får lov til at fermentere. Over tid og efter filtrering af faste stoffer og alt overskydende vand ville du have ethanol, destilleret fra træagtige affaldsprodukter.
Pandaer er ikke det eneste dyr, der lever på en græsset kost, men deres fysiologi gør dem til en unik kandidat til at nedbryde plantebiprodukter på en hypereffektiv måde. Pandaer har det samme fordøjelsespor som enhver anden bjørn; I modsætning til køer eller andre planteetere har pandaer ikke en ekstra mave, hvor hårdt lignocellulostisk materiale forbehandles, før det fordøjes. I stedet har de tarmsystemet i en rovdyr, og alligevel formår de at udvinde nok næringsstoffer fra deres urteagtige diæt til at overleve.
”Fordi deres tilbageholdelsestid er meget kort - de spiser konstant og popper konstant - for at få materiale til ernæring, er de nødt til at være rigtig hurtige til at nedbryde det og udtrække sukkererne, ” forklarede Brown. ”Mange mikrober producerer celluloser, der nedbryder lignocellulostisk biomasse, men det handler om, hvor effektivt eller hvor effektivt de gør det.” Når det kommer til en panda, bemærker Brown, er deres mikrober nogle af de mest effektive videnskabsmænd, der har set til at nedbryde det træagtige materiale af en plante.
Og Brown mener, at brug af pandaer til deres båd kan føre til mere end en grønnere økonomi: det kan også føre til øget bevaring af dyrene, der har set deres antal i naturen falde til et farligt 1.600 (skønt der har været nylig held med opdræt pandaer i fangenskab, ligesom den nye babypanda i National Zoo). ”Disse undersøgelser hjælper os også med at lære mere om dette truede dyrs fordøjelsessystem og de mikrober, der lever i det, hvilket er vigtigt, fordi de fleste af de sygdomme, pandaer får, påvirker deres tarme, ” sagde Brown.
Brown bemærker, at hvis pandaen bliver mere værdifuld for markedet af flere grunde end dens utroligt yndig opførsel, kan den muligvis udløse større skridt mod bevaring - et skridt, der kan være gensidigt fordelagtigt for både pandaer og mennesker. ”Det er forbløffende, at vi her har en truet fare arter, der næsten er væk fra planeten, men alligevel er der stadig så meget, vi endnu ikke har lært af den. Det understreger vigtigheden af at redde truede og truede dyr, ”sagde hun. "Det får os til at tænke - måske har disse truede dyr fordelagtige output, som vi ikke engang har tænkt på."
