Bakterier og sopp er arbeidere som jobber døgnet rundt, hever aldri lønn og klager ikke over arbeidsforholdene. I tillegg fornyer de seg selv.
Av Hilde Mellegård i tidsskriftet GENialt
Mikroorganismene var på jorda før oss. Og de er nesten over alt, fra mørke havdyp til høye fjelltopper, i en løves tarm og i vår egen nese. De lager mange ulike stoffer, og genteknologi gjør at vi kan skreddersy produksjonen. Melkeprotein, insulin og jukseblod i burgere er noen eksempler.
Endrer på livets kode – DNA
Forskere har brukt genteknologi for å endre på mikroorganismer siden 70-tallet. Utviklingen har skjedd raskt, og repertoaret for hva de kan produsere har utvidet seg betydelig de siste årene. Særlig etter at verktøyet CRISPR kom på banen i 2012. CRISPR er en mer presis og effektiv måte å endre på arvestoffet enn før, og er opprinnelig et forsvarssystem i bakterier mot virusinntrengere.
Bakterier som lager rullebaner
felten i løpet av få dager. Foto: iStock
Living Materials-konferansen i Tyskland tidligere i år må ha vært et spennende sted å være. På konferansen, hvor forskere og næringsliv deler erfaringer med materialer av levende celler, var rullebaner som lager seg selv ett av høydepunktene. Og det er ikke bare en teoretisk mulighet. I fjor viste amerikanske militærforskere frem en testrullebane som var omtrent 230 meter lang, laget av bakterier som forskerne matet med jevne mellomrom. «Prosjekt Medusa» kan gjøre det mulig å sette opp provisoriske rullebaner i felten i løpet av få dager, også på avsidesliggende steder. Ingeniørene trenger kun å ta med seg bakteriene. Sand, grus og vann kan ofte skaffes lokalt.
Repertoaret til mikroorganismer er imidlertid langt større enn rullebaner.
Moderne proteiner
I flere tusen år har bakterier og sopp vært lydige tjenere i matproduksjonen. Ølbrygging og brødbaking er noen eksempler. Og spekepølsa kan takke melkesyrebakteriene for sin holdbarhet.
I hver enkelt mikroorganisme skjer det kompliserte prosesser. Næringsstoffer tas opp og blir omdannet til stoffer som kan være nyttige for oss. Ved å bruke genteknologi kan vi skreddersy mikroorganismene til å lage akkurat det vi trenger. Enzymer til å lage majones og hvitost får vi i dag gjærsopp til å produsere. Genmodifisert sopp lager også enzymer til dyrefôr, slik at gris og kylling får i seg viktige mineraler.
På restauranter i USA, Hong Kong og Singapore kan du kjøpe Impossible Burger, en plantebasert burger med innslag av genmodifisert soyaprotein og heme. Sistnevnte blir produsert i gjærsopp, og gjør at burgeren «blør» og får kjøttsmak.
Vi har også mye annet spennende i vente. Kan vi få kumelk uten kyr? Ja, i hvert fall melkeproteiner. Og eggehvite-proteiner uten egg. Oppstartsselskaper i flere land lager «moderne proteiner» som kan brukes til mat. Kanskje kan også honning uten bier bli en realitet. Israelske bioteknologistudenter har nylig genmodifisert bakterier slik at de lager en honning-lignende løsning.
Medisinske fabrikker
Mikroorganismer er våre fiender fordi de kan gi oss plagsomme eller alvorlige infeksjoner. Men de er også fantastiske medisinske hjelpere, som vi vanskelig kunne klart oss uten. I flere tiår har bakterier og sopp laget insulin og veksthormon for oss. Det første genmodifiserte insulinet kom på markedet i 1982, før den tid ble diabetikere behandlet med insulin fra gris og storfe. Ved å sette inn menneskegenet for insulin i bakterier og sopp og la dem gjøre arbeidet, slipper vi problemet med urenheter og etiske spørsmål. Listen over medisinske stoffer som genmodifiserte mikroorganismer lager for oss i dag, er lang, inkludert hepatitt B-vaksine og medisiner til behandling av blødersykdommer.
Noe av det nyeste innen medisinsk behandling, er beskyttende biofilm. Kanskje er det noen timer siden du pusset tennene? Da har du sikkert litt «pels», som er biofilm, på tennene dine. Biofilm er bakteriesamfunn på et fundament av proteiner, og det kan også lages på laboratoriet. Amerikanske forskere endret nylig på genene til tarmbakterien E. coli, slik at den lager beskyttende biofilm i tarmen på mus. Håpet er at en slik biobandasje skal bli nyttig for mennesker med sårskader i tarmen, forårsaket av for eksempel kroniske sykdommer.
En 3D-printet hydrogel som inneholder bakterier, er også noe av det siste fra forskningsfronten. Hydrogel er materiale som inneholder vann, og vi finner det blant annet i kontaktlinser. Gelé er et annet eksempel. Forskerne tilsatte bakteriesporer, som er hardføre hvilestadier der bakteriene ikke trenger næring, til hydrogelen. Prinsippet er at noen av bakteriesporene vil våkne opp av tornerosesøvnen sin når det oppstår sprekker i hydrogelen. Bakteriene lager da stoffer som tar knekken på Staphylococcus aureus, en bakterie som normalt holder til på hud og slimhinner, men som også kan gi livstruende infeksjoner. En slik gel kan være nyttig i materialer som blir lagret en stund eller utsatt for ytre påkjenninger.
Luftige framtidsutsikter
Mikroorganismer og genteknologi gir mange muligheter, men for mange produkter er det fortsatt et stykke igjen før kvaliteten er god nok og kostnadene lave nok til at produktene har (nærings)livets rett.
Det er for øvrig ikke bare hva mikroorganismene kan lage, som kan endres ved genteknologi, men også hvordan de produserer. Noen av de ivrigste og vanligste arbeiderne man finner på laboratoriet er tarmbakterien E. coli, som står på for å lage både medisiner og mat. Nylig endret forskere på genene slik at bakterien ikke lenger spiser sukker, som er vanlig bakteriemat. Kan du gjette hva den da bruker som energi? Karbondioksid. På sikt kan vi få bakterier som tar CO2 ut fra lufta og omdanner det til verdifulle stoffer, spår forskerne.
Vi kan ikke leve på luft og kjærlighet, heter det. Men kanskje er vi nå ett skritt nærmere.
