Μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ ανακάλυψε μια ομάδα πολυμερών με βάση την ακυλυδραζόνη, τα οποία μπορεί να είναι κρίσιμα για την ενθάρρυνση των βακτηρίων να σχηματίσουν οικοσυστήματα που προάγουν την ανάπτυξη. Τα βακτήρια που παράγονται από αυτά τα συνθετικά πολυμερή θα μπορούσαν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν για την επικάλυψη των ριζών των φυτών, κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα ισχυρότερα, υγιέστερα φυτά και υψηλότερες αποδόσεις των καλλιεργειών στη γεωργία.

Ο Δρ Τιμ Όβερτον, Εφαρμοσμένος Μικροβιολόγος από τη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ, και ο Δρ Francisco Fernandez-Trillo από τη Σχολή Χημείας οδήγησαν από κοινού μια ερευνητική ομάδα κατά τη διάρκεια αυτού του πειράματος. Πρόθεσή τους ήταν να αναπτύξουν νέα συνθετικά πολυμερή που διεγείρουν το σχηματισμό αυτών των βακτηριακών κοινοτήτων, με τρόπο που αντικατοπτρίζει μια φυσική διαδικασία γνωστή ως σχηματισμός βιοφίλμ. Το έργο χρηματοδοτήθηκε από το Συμβούλιο Έρευνας Βιοτεχνολογίας και Βιολογικών Επιστημών (BBSRC) μέσω της συνεργασίας Midlands Integrative Biosciences Training Partnership.

Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει ότι οι ρίζες των δενδρυλλίων συνήθως σχηματίζουν σχέσεις με κοινότητες μικροβίων (μύκητες, βακτήρια, ιούς) στο έδαφος. Αυτές οι σχέσεις τείνουν να είναι αμοιβαία ωφέλιμες καθώς ανταλλάσσουν θρεπτικά συστατικά, κάτι που επιτρέπει τόσο στο φυτό όσο και στα μικρόβια να ευδοκιμήσουν. Αυτή η διαδικασία θεωρείται κρίσιμη στα πρώτα στάδια της ζωής ενός φυτού, όταν το δενδρύλλιο βρίσκεται σε αγώνα με το χρόνο για να φτάσει σε αυτάρκη ανάπτυξη, πριν εξαντληθούν τα θρεπτικά συστατικά και οι αποθήκες ενέργειας στον σπόρο.

Ένα βιοφίλμ είναι μια περίπλοκα συντονισμένη κοινότητα μικροβίων – που υποστηρίζεται από μια μήτρα βιολογικών πολυμερών – που σχηματίζει ένα προστατευτικό μικροπεριβάλλον και κρατά την κοινότητα ενωμένη. Η ερευνητική ομάδα διεξήγαγε ένα τετραετές πρόγραμμα για να διερευνήσει πώς τα πολυμερή αλληλεπιδρούν με τα βακτήρια, το οποίο είχε ως αποτέλεσμα τη σύνθεση μιας ομάδας πολυμερών με βάση την ακυλυδραζόνη. Τα νέα πολυμερή σχεδιάστηκαν για να συμπεριφέρονται ως συγκολλητικό ικρίωμα, «φυτεύοντας» το σχηματισμό ενός συμπλόκου μικροοργανισμού-πολυμερούς για την έναρξη και την επιτάχυνση του σχηματισμού βιοφίλμ. Μόλις σχηματιστεί το βιοφίλμ, τα βακτήρια γίνονται μια αυτάρκης και αυτο-οργανωμένη κοινότητα και παράγουν τη δική τους μήτρα που επιτρέπει τη μετάδοση θρεπτικών ουσιών και νερού και την απόρριψη των αποβλήτων. Επιπλέον, αποκάλυψαν ότι η διαδικασία είναι πλήρως αναστρέψιμη και το βιοφίλμ μπορεί να διασπαρεί αλλάζοντας τις περιβαλλοντικές συνθήκες.
Πώς θα βοηθήσει αυτό το συνθετικό πολυμερές τα οικοσυστήματα; «Αναμένουμε ότι το πολυμερές θα χρησιμοποιηθεί τελικά ως επικάλυψη σπόρων, ίσως σε συνδυασμό με βακτήρια όπως το B. Subtilis, το οποίο υπάρχει φυσικά στο έδαφος, αυξάνει την ανοχή των φυτών στο στρες και χρησιμοποιείται επί του παρόντος ως ενοφθαλμιστικό εδάφους. Αυτό θα έχει ως αποτέλεσμα ισχυρότερα φυτά, τα οποία αναπτύσσονται πιο γρήγορα και έχουν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα στις ασθένειες» κατέληξε η ομάδα. 

Το Πανεπιστήμιο του Birmingham Enterprise κατέθεσε μια αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας ευρείας βάσης που καλύπτει τα νέα πολυμερή, τη μέθοδο σχηματισμού του βιοφίλμ και τη μέθοδο διάσπασης πολυμερών και τη χρήση του για την προώθηση της ανάπτυξης ενός βιοφίλμ με οποιονδήποτε μικροοργανισμό.  

Πηγή: https://www.innovationnewsnetwork.com/acylhydrazone-based-polymers-crop-yields/22479/
Photo by Gelgas Airlangga / pexels