Mikroby: mali chemicy natury!

W świecie chemii chemicy syntetyczni, a zwłaszcza chemicy organiczni, nieustannie zajmują się syntezą różnych cząsteczek do szerokiego zakresu zastosowań, od produktów farmaceutycznych po polimery.

Te wysiłki często obejmują złożone reakcje wymagające inteligencji, specjalistycznego sprzętu i drogich katalizatorów. Jednak pośród naszych ludzkich wysiłków istnieje grupa niesamowicie inteligentnych istot: mikroby.

Mikroby, te maleńkie organizmy zawsze obecne w naszym otoczeniu, posiadają zadziwiającą zdolność funkcjonowaniu jako miniaturowe fabryki chemiczne.

Bez trudu wytwarzają całą gamę naturalnych związków chemicznych, od prostych po złożone struktury, znanych jako związki biochemiczne, enzymy i metabolity.

Związki te odgrywają istotną rolę w naszym życiu i ekosystemie.

Rozważ witaminę B12, najbardziej złożoną chemicznie ze wszystkich witamin, którą mogą syntetyzować tylko bakterie. Pomimo dziesięcioleci prób chemików farmaceutycznych, aby ją chemicznie syntetyzować, sukces pozostał nieuchwytny.

Chemiczna synteza witaminy B12 wymaga ponad 60 etapów, a jej wydajność jest niższa niż 1%. Produkcja przemysłowa odbywa się jednak poprzez fermentację wybranych mikroorganizmów, co pozwala na uzyskanie znacznie większych ilości.

Podobnie koenzym Q10, zwany CoQ, cząsteczką o znaczeniu komercyjnym w przemyśle nutraceutycznym i farmaceutycznym, jest syntetyzowany wyłącznie poprzez fermentację mikrobiologiczną, ponieważ synteza chemiczna na skalę komercyjną jest niepraktyczna.

Odkrycie penicyliny z grzyba Penicillium przez Alexandra Fleminga było kamieniem milowym w historii medycyny, ratując niezliczoną liczbę istnień ludzkich przed śmiertelnymi infekcjami bakteryjnymi.

Wykorzystując te miniaturowe fabryki komórek, stworzono większe przemysłowe zakłady fermentacyjne, w których ekstrahuje się tego typu substancje biochemiczne do różnych zastosowań.

W pogoni za nowymi lekami chemicy syntetyczni często czerpią inspirację z bogatej biblioteki biologicznych cząsteczek znajdujących się w naturze.

Mikroby i ich różnorodne metabolity są jednymi z najpopularniejszych źródeł.

Te maleńkie chemiczki mają niezwykłe zdolności: potrafią przekształcać proste składniki odżywcze w złożone związki biochemiczne i usuwać zanieczyszczenia środowiska.

W naturze pożyteczne mikroby — z wyjątkiem patogenów — współistnieją z każdą żywą istotą, przyczyniając się do równowagi ekologicznej za pośrednictwem swoich metabolitów.

Te substancje biochemiczne wspomagają wzrost roślin, poprawiają zdrowie organizmów (w tym ludzi), fermentują żywność, służą jako leki i przyczyniają się do oczyszczania środowiska.

Uznając potencjał tych pożytecznych mikrobów, naukowcy zaczęli je wykorzystywać dla dobra ludzkości i środowiska.

Nowe pokolenie naukowców zamierza kontynuować inżynierię tych inteligentnych mikrobów, aby wytwarzać nowe, dotychczas nieosiągalne związki biochemiczne.

Przedsięwzięcie to daje nadzieję na rozwiązanie problemów związanych z ochroną środowiska i uratowanie przy okazji niezliczonej liczby istnień ludzkich.

„Rzeczywiście, mikroby są podobne do najwybitniejszych chemików świata, mądrzejszych od chemików, zdolnych do czynienia cudów przewyższających ludzkie możliwości”.