Forskersonen er forskning.nos side for debatt og populærvitenskap

Verdens befolkning er spådd å nå over 10 milliarder mennesker i 2050 ifølge FNs beregninger i rapporten «World Population Prospects 2022». Dette innebærer et behov for en økning på over 56 prosent i matproduksjon sammenlignet med 2010. 

For å sikre en bærekraftig befolkning vil det bli et behov for økt energiproduksjon, energiintensiv industri, samt håndtering av en økt mengde avfallsprodukter fra industri. Disse avfallsproduktene kan være miljøskadelige og medfører dermed en ytterligere form for forurensing.

Grønne, undersjøiske ressurser

Omtrent 70 prosent av jordas overflate er dekket av hav. Likevel er det svært mye vi ikke vet om mikroorganismene (mikrobene) og dyrene som lever der. Det har blitt anslått at hele 91 prosent av marine arter ikke har blitt oppdaget enda. 

Bakterier, virus, protister, sopp og arkebakterier utgjør en betydelig andel av alle levende organismer eller celler i havet. Arkebakterier er mikrober som kan ligne på bakterier, men som likevel skilles fra bakteriene fordi de er forskjellig i oppbygning og har andre gener. 

Disse mikrobene trives ofte ved svært høye temperaturer, noe som gjør at de kan ha interessante oppskrifter på enzymer i sine gener som de bruker for sin overlevelse. 

Enzymer er molekyler som kan starte kjemiske reaksjoner, eller de kan gjøre at kjemiske reaksjoner skjer raskere. De omtales ofte i forbindelse med grønn kjemi og har fått en økt interesse i kampen mot en grønnere fremtid innen bioteknologi. De stammer fra miljøet (for eksempel fra mikroorganismer) og sees på som naturlige produkter som kan hjelpe industrier å nå bærekraftige mål. 

Enzymer utgjør et alternativ som gir mindre avfall fra industrielle prosesser. De er biologisk nedbrytbare, er mer energibesparende og kan produseres i store mengder. Videre kan de begrense uønskede biprodukter fra industrielle prosesser og bidra til at vi kan gjenvinne mest mulig av vårt biologiske avfall.

Undersjøiske vulkaner og enzymer

Søket etter nyttige enzymer har i nyere tid ledet forskere til dyphavet. Nede på flere tusen meters dyp er det ingen tilgang på sollys, og det er lave temperaturer og høyt trykk. Men i enkelte områder på dyphavet finner man - ikke ulikt hvordan man finner fjell og vulkaner på overflaten av jordkloden - enorme fjellrygger og vulkaner hvor det dannes kontinuerlig ny havskorpe som følge av vulkansk aktivitet. 

Denne aktiviteten danner grunnlaget for såkalte hydrotermiske undervannskilder. Rundt disse undervannskildene har det blitt funnet mange dyr og mikrober sammenlignet med andre områder på dyphavet. 

De hydrotermiske undervannskildene og områdene rundt disse har blitt beskrevet som en «oase i ørkenen», med liv i områder ned mot 3000 meters dyp. Mikrobene som lever i disse miljøene, lever under ekstreme forhold og har tilpasset seg et liv for å tåle dette. 

Det betyr også at disse mikrobene har genetiske oppskrifter på enzymer som kan fungere svært effektivt under industrielle prosesser som innebærer høye temperaturer og trykk.

Fant spennende enzym fra arkebakterie

Forskergruppen Dyphavsbiologi - senter for dyphavsforskning ved Universitetet i Bergen har over lengre tid forsket på blant annet mikrobene i og rundt hydrotermiske undervannskilder på dyphavet. 

Ved hjelp av undervannsdroner tas det prøver fra de mikrobielle samfunnene som finnes på flere tusen meters dyp. Deretter analyseres prøver med arvestoff fra mikrobene før det søkes i de genetiske kodene etter oppskrifter på enzymer som kan ha potensiale for bruk i industri og bioteknologi. 

Finner man en oppskrift på et spennende enzym, settes det inn i spesielle celler på et laboratorium der man kan få cellene til å gjenskape enzymet. Videre blir enzymet beskrevet, og man undersøker hvilke egenskaper det har. 

Nylig ble et nytt og spennende enzym fra en arkebakterie fra dyphavet som tåler høy temperatur - og som kan bryte ned proteiner - publisert i tidsskriftet Frontiers in Microbiology. 

Enzymet stammet fra en hittil ukjent art av arkebakterier innenfor slekten Archaeoglobus og fikk navnet globupain. Studiet viste at globupain hadde en kompleks struktur og funnet har ført til en rikere forståelse om enzymer som kan bryte ned proteiner fra dyphavet. 

Enzymer som kan bryte ned proteiner blir kalt proteaser og disse utgjør et betydelig bidrag på rundt 60 prosent av det globale enzym- markedet. Globupain blir sett på som en svært attraktiv kandidat for bruk i industri og bioteknologi. 

Funnet representerer derimot bare toppen av isfjellet når det gjelder potensialet for spennende oppdagelser av verdifulle og nyttige ressurser som stammer fra dyphavet mot en grønnere fremtid.

Fra blått dyphav mot en grønnere vei videre

I forskergruppen Dyphavsbiologi ved Universitetet i Bergen forskes det videre på enzymer fra hydrotermiske undervannskilder med evne til å bryte ned både og proteiner og plastikk, og som kan brukes i andre felt rettet mot samfunnsaktuelle problem i dag og i fremtiden. Stadig nye enzymoppdagelser gjør slik forskning både relevant og viktig på veien mot en stadig økende befolkning og økt forbruk i årene som kommer.

les også

Det finnes celler i kroppen din som stammer fra noen andre. Kan de være skadelige?