Analizy przypadku UDE- Biotechnologia akwatyczna

Słowo „bakteria” większości ludzi kojarzy się przede wszystkim z chorobami. Tymczasem bez bakterii ludzkość praktycznie by nie istniała. Tak oto początki cyjanobakterii są równoznaczne z początkiem rozwoju wyższych form życia na Ziemi. Przed ponad 3 mld lat były pierwszymi organizmami, które opanowały proces fotosyntezy tlenowej. Produktem ubocznym tego procesu są cząsteczki tlenu. Masowa produkcja tlenu drogą fotosyntezy doprowadziła wreszcie do decydującego przekształcenia pierwotnie beztlenowej atmosfery w atmosferę zawierającą tlen, co dopiero umożliwiło życie na Ziemi w jego obecnym kształcie.

 

Mikroorganizmy przeciwko gazom cieplarnianym

Największym wyzwaniem dla człowieka i natury w następnych dziesięcioleciach będzie zwalczanie oddziaływań gazów cieplarnianych i globalnego ocieplenia. Z tego powodu na wydzial e biotechnologii wodnej uniwersytetu w Duisburgu i Essen badana jest jedyna w swoim rodzaju forma życia, jaką są ciepłolubne cyjanobakterie. W różnego rodzaju foto-bioreaktorach hodowane są na całym świecie najróżniejsze mikroorganizmy, które w tym sztucznym środowisku wykorzystują światło do wytwarzania energii na własne potrzeby.
Istnieje duże zapotrzebowanie na odpowiednie organizmy do takich reaktorów. Projekt Uniwersytetu w Duisburgu i Essen bazuje na poszukiwaniach i charakteryzowaniu tych organizmów. Mają one być hodowane w doświadczalnej instalacji wypełnionej wodą morską, która wszelako znajduje się w otoczeniu przypominającym pustynię. Ponieważ mikroorganizmy oprócz umiejętności fotosyntezy muszą być również w stanie dojrzewać w wodzie morskiej przy bardzoo wysokich temperaturach, wybór padł na ciepłolubne cyjanobakterie. Optymalna temperatura rozwoju tych bakterii, znanych również jako „sinice”, wynosi około 40°C – 75°C.

 

Wysoka dokładność temperatury

W badaniach cyjanobakterii najwyższy priorytet mają możliwie stałe warunki oświetlenia i temperatury. Z tego powodu grupa badaczy z uniwersytetu w Duisburgu i Essen zdecydowała się na komorę klimatyczną BINDER serii KBW z lampami emitującymi światło dzienne i pojemnością 720 litrów. Najważniejszymi cechami komory klimatycznej są wysoka okładność temperatury oraz jedyny w swoim rodzaju jednorodny rozkład światła na całej powierzchni użytkowej. Ma to szczególne znaczenie w pracy z fototroficznymi i ciepłolubnymi mikroorganizmami. Oprócz hodowli wyjściowej populacji ciepłolubnych cyjanobakterii przeprowadzane są różne eksperymenty dotyczące ich wzrostu.

 

Jednolite warunki klimatyczne

Eksperymentuje się z wybranymi kulturami bakterii przy zmieniającej się temperaturze, a także różnych cyklach naświetlania z różną intensywnością światła. Obok jednakowych warunków klimatycznych na całej puli próbek badacze doceniają to, że dzięki technologii komory wst ępnego nagrzewania urządzenie gwarantuje reprodukowalne rezultaty. „W biotechnologii wodnej trzeba pracować w sposób reprodukowalny”, objaśnia Inga Vanessa Kirstein, naukowiec odpowiedzialna za projekt z uniwersytetu w Duisburgu i Essen. „Oznacza to z jednej strony, że eksperymenty muszą być wielokrotnie powtarzane, z drugiej zaś, że muszą dać się powtórzyć z takim samym rezultatem. W obrębie jednego szeregu doświadczeń parametry muszą być koniecznie stabilne. W przypadku urządzeń firmy BINDER da się to zrobić w 100%”.

 

Charakteryzacja bakterii

Grupa robocza skupiona wokół prof. dr Wolfganga Sanda istnieje od początku lat 80-tych. Zajmuje się ona głównie tematami takimi jak bioługowanie czy biogeniczna korozja betonu i metali. Badania mikrobiologiczne skupiają się głównie a chemolitotroficznych acidofilnych bakteriach obiegu siarki i/lub żelaza w przyrodzie, a takż e mikroorganizmach redukujących siarczany i utleniających jony manganu. Naukowe kierunki biotechnologii wodnej obejmują aktualnie badania nad biokorozją konstrukcji stalowych, bioflotacją i zasiedlaniem powierzchni minerałów siarczkowych, a także opracowania fizjologiczne mające na celu scharakteryzowanie szczepów bakterii istotnych z powyższych punktów widzenia. Poza tym kontynuowane są prace nad rozwojem systemów uszczelnień wodociągów i rur kanalizacyjnych ze szczególnym  uwzględnieniem możliwości zasiedlania i degradacji przez mikroorganizmy.