L'élévation rapide du niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère a conduit au réchauffement climatique et à l'acidification des océans. Microalgues, représentant près de 40 % de la fixation mondiale du dioxyde de carbone sur Terre, sont à l'avant-garde de la lutte de l'humanité contre le changement climatique, car bon nombre d'entre eux sont capables de convertir directement la lumière du soleil et le dioxyde de carbone industriel en carburants de transport et en nutriments riches en énergie.

Cependant, la forte concentration de dioxyde de carbone dans les gaz de combustion inhibe généralement la croissance des microalgues industrielles. Par conséquent, réduire le soi-disant "CO 2 effet d'empoisonnement, " c'est à dire., améliorer la tolérance à des niveaux élevés de CO 2 , est devenu une priorité dans le développement de super microalgues pour la fixation du carbone.

Dans une nouvelle étude publiée dans Ingénierie métabolique , une équipe de scientifiques dirigée par le professeur XU Jian du Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Académie chinoise des sciences (CAS), et le professeur Ansgar Poetsch de l'Université de la Ruhr, développé un moyen d'améliorer la tolérance à des niveaux élevés de CO 2 dans la microalgue oléagineuse industrielle Nannochloropsis.

L'équipe de recherche a commencé par découvrir que CA2, une enzyme clé du mécanisme de concentration du carbone (CCM), est un capteur clé du niveau de CO extracellulaire 2 . Ensuite, au lieu d'améliorer la fonction du capteur, ils ont réduit son activité par knockdown de gène basé sur l'ARNi. Étonnamment, les mutants ont pu se développer 30 pour cent plus rapidement que les cellules de type sauvage à 5 pour cent de CO 2 niveau dans les fumées, plus de 100 fois plus élevé que le 0,04 pour cent de CO 2 niveau trouvé dans l'air. De plus, cet avantage était persistant sous divers types de photobioréacteurs et une large gamme d'échelles de culture.

Dans les temps anciens, CO atmosphérique de la Terre 2 niveau était plusieurs fois plus élevé qu'aujourd'hui. Au cours de millions d'années d'évolution, les CCM des microalgues, dont le rôle était de concentrer le CO 2 molécules autour de la machinerie de fixation du carbone répandue appelée RuBisCO, ont dû s'adapter progressivement à des niveaux de plus en plus bas de CO atmosphérique 2 .

Par conséquent, en régulant à la baisse l'activité du CCM, l'équipe de recherche a essentiellement remonté l'horloge de ce processus évolutif et a ramené le CCM moderne à son ancienne teneur élevée en CO 2 -forme habituelle. Cet effort « anti-évolution » des scientifiques améliore la tolérance de la microalgue à un taux élevé de CO 2 environnements, comme celle que l'on trouve dans les gaz de combustion.

Cette nouvelle stratégie a des implications générales pour le développement des microalgues oléagineuses industrielles ainsi que des cultures vivrières, dans des circonstances où des niveaux élevés de carbone sont bénéfiques ou même nécessaires.

Ces circonstances peuvent survenir non seulement dans la conversion industrielle des gaz de combustion pour réduire les émissions de carbone et atténuer le réchauffement climatique, mais aussi comme l'humanité explore l'espace à la recherche de sa prochaine maison. Par exemple, sur Mars, la planète la plus prometteuse pour servir de deuxième maison à l'humanité en raison de sa courte distance de la Terre, le niveau de CO 2 est aussi élevé que 95 pour cent. Ainsi, changer cette atmosphère hostile en une atmosphère humaine est un must avant que Mars puisse être appelé à la maison.