Stijgende gasprijzen en een gevaarlijk lage wereldpandapopulatie - wat als iemand je zou vertellen dat we binnenkort een oplossing voor beide problemen zouden kunnen hebben? Als het te mooi lijkt om waar te zijn, denk dan nog eens na; wetenschappers van de Mississippi State University doen onderzoek naar de haalbaarheid van panda's om onze problemen met biobrandstoffen op te lossen, een stap die zou kunnen leiden tot een toename van de instandhoudingsinspanningen en een daling van de brandstofkosten. Het geheim van de oplossing? Het zit allemaal in de poep van de panda.
gerelateerde inhoud
- Wetenschappers bouwen een gistchromosoom van nul. Volgende? Designer Genomes
Als het gaat om biobrandstoffen, wordt de markt gedomineerd door één woord: ethanol, een biobrandstof gemaakt van maïs. Hoewel ethanol de meest gebruikte biobrandstof is, wordt het niet noodzakelijk aangeprezen als een perfecte vervanging voor fossiele brandstoffen - het voordeel van ethanol wordt sinds de oprichting ervan fel besproken.
Het debat gaat ongeveer zo: als je de tank van een SUV wilt vullen met ethanolbrandstof, moet je voldoende maïs gebruiken om een persoon een heel jaar lang te voeden. Een artikel uit 2012, gepubliceerd door het New England Complex Systems Institute, noemt ethanol als een reden voor de stijgende prijs van gewassen sinds 2005. En zelfs milieugroepen blijven ethanol uit de weg, onder verwijzing naar de enorme hoeveelheden fossiele brandstof die nodig is om maïs een bruikbaar biobrandstofproduct te maken de neiging van bedrijven om grond in ontwikkelingslanden te kopen om de lucratieve biobrandstof te verbouwen in plaats van voedsel voor lokale consumptie.
Ashli Brown, een onderzoeker aan de Mississippi State University, denkt dat ze het antwoord op dit alternatieve brandstofconvenrum heeft gevonden. Door maisbijproducten te nemen - de kaf, de stengels en de maïskolven - kon ethanol worden gemaakt zonder in de eetbare delen van maïs te dompelen, waardoor de kans op voedseltekorten en prijsstijgingen werd verkleind. De kwestie is dat voor het afbreken van deze materialen, die extreem veel lignocellulose of droog plantaardig materiaal bevatten, een speciaal voorbehandelingsproces vereist is. Het proces is extreem duur en niet erg tijdbesparend, waarbij hoge temperaturen, hoge drukken en zuur worden gebruikt om het droge plantmateriaal af te breken voordat het ethanol kan worden. Om dit probleem te omzeilen, hebben Brown en andere onderzoekers gezocht naar een natuurlijke oplossing - bacteriën, die kunnen helpen bij de afbraak van het lignocellulose-materiaal.
Biobrandstofbedrijven zoeken al een tijdje naar een natuurlijke methode om plantmateriaal af te breken; tot nu toe zijn termieten favoriet bij het kauwen door het houtachtige materiaal. Maar het blijkt dat er misschien een beter en leuker dier is dat kan helpen biobrandstof te produceren. De darmen van panda's zijn opmerkelijk kort, een fysiek kenmerk dat betekent dat hun darmen bacteriën bevatten met ongewoon krachtige enzymen om hun houtachtige bamboe-dieet in korte tijd af te breken.
"De tijd van eten tot ontlasting is relatief kort in de panda, dus hun microben moeten zeer efficiënt zijn om voedingswaarde uit de bamboe te halen, " zei Brown, de onderzoeker die het werk leidde. "En efficiëntie is van cruciaal belang als het gaat om de productie van biobrandstoffen - daarom hebben we ons gericht op de microben in de gigantische panda."
De studie begon meer dan twee jaar geleden, toen Brown en een team van onderzoekers naar panda-uitwerpselen begonnen te kijken. In 2011 identificeerden ze dat deze superverterende microben aanwezig zijn in panda-ontlasting, maar ze moesten het type en de hoeveelheid aanwezige microben nog specificeren tot nu. Met behulp van de kak van twee gigantische panda's - Ya Ya en Le Le in de dierentuin van Memphis - voerde Brown en haar team DNA-sequenties uit op microben in hun monsters , waarbij ze meer dan 40 microben in de panda-ontlasting identificeerden die nuttig konden zijn voor de afbraak en creatie van biobrandstoffen.
Om deze microben op industriële schaal te laten groeien, gelooft Brown dat wetenschappers de genen die deze enzymen produceren in gisten kunnen stoppen - deze gisten kunnen vervolgens in massa worden geproduceerd en worden geoogst voor de productie van biobrandstoffen. Het proces zou er ongeveer zo uitzien: grote kuilen van maiskolven, maïskolven, houtsnippers en andere vormen van weggegooid vezelachtig materiaal zijn bedekt met de genetisch veranderde gisten. Terwijl de microben houtachtige stoffen verteren, veranderen ze het snel in suiker, die dan zou kunnen gisten. Na verloop van tijd en na het uitfilteren van vaste stoffen en overtollig water, zou je ethanol hebben, gedestilleerd uit houtachtige afvalproducten.
Panda's zijn niet het enige dier dat op een grasrijk dieet leeft, maar hun fysiologie maakt hen een unieke kandidaat voor het op een hyperefficiënte manier afbreken van plantaardige bijproducten. Panda's hebben hetzelfde spijsverteringsspoor als elke andere beer; in tegenstelling tot koeien of andere herbivoren hebben panda's geen extra maag waar hard lignocellulostisch materiaal wordt voorbehandeld voordat het wordt verteerd. In plaats daarvan hebben ze het darmstelsel van een carnivoor en slagen ze er toch in om voldoende voedingsstoffen uit hun kruidachtige dieet te halen om te overleven.
"Omdat hun retentietijd erg kort is - ze eten constant en ze poepen constant - om het materiaal voor voeding te krijgen, moeten ze het snel afbreken en de suikers extraheren, " legde Brown uit. "Veel microben produceren cellulosen die lignocellulostische biomassa afbreken, maar het gaat erom hoe efficiënt of hoe effectief ze het doen." Wat een panda betreft, merkt Brown op, zijn hun microben enkele van de meest efficiënte wetenschappers die het houtachtige materiaal hebben afgebroken. van een plant.
En Brown denkt dat het gebruik van panda's voor hun kak kan leiden tot meer dan een groenere economie: het kan ook leiden tot meer behoud voor de dieren, die hun aantal in het wild hebben zien dalen tot een gevaarlijke 1.600 (hoewel er recent geluk is geweest met fokken van panda's in gevangenschap, zoals de nieuwe baby panda in de National Zoo). "Deze onderzoeken helpen ons ook om meer te weten te komen over het spijsverteringsstelsel van dit bedreigde dier en de microben die erin leven, wat belangrijk is omdat de meeste ziekten van panda's hun darmen aantasten, " zei Brown.
Brown merkt op dat als de panda om meer redenen waardevol wordt voor de markt dan zijn ongelooflijk schattige houding, het misschien grotere stappen in de richting van instandhouding kan veroorzaken - een beweging die wederzijds voordelig kan zijn voor panda's en mensen. "Het is verbazingwekkend dat we hier een bedreigde soort die bijna van de planeet is verdwenen, maar er is nog zoveel dat we nog moeten leren. Dat onderstreept het belang van het redden van bedreigde en bedreigde dieren, 'zei ze. "Het zet ons aan het denken - misschien hebben deze bedreigde dieren gunstige resultaten waar we niet eens aan hebben gedacht."
