I batteri ricombinanti sono batteri che sono stati sottoposti a ingegneria genetica. Ciò significa che il loro DNA è stato alterato dall’introduzione di nuovo DNA. Tali batteri sono stati di immenso valore nella ricerca biologica e per usi industriali e ambientali.
Il nuovo DNA viene spesso introdotto in una sorta di veicolo noto come vettore. Questo può essere un plasmide o un virus. Il plasmide ha un tipo di marcatore selezionabile, in modo che le cellule continuino a produrlo. Spesso si tratta di resistenza agli antibiotici. È anche possibile introdurre un gene direttamente nel DNA del batterio.
Spesso quando un nuovo gene viene clonato, è espresso in un microrganismo e spesso nei batteri. Il topo da laboratorio del mondo batterico è l’Escherichia coli, che si trova comunemente nel nostro intestino. Molti ceppi di E. coli sono disponibili per esperimenti di clonazione.
Sono disponibili molti kit di clonazione che facilitano un alto livello di espressione della proteina prodotta da un gene clonato in E. coli. Questo è noto come sovraespressione. Nella ricerca di base, tali tecniche aiutano a fornire materiale sufficiente per studiare la funzione e le proprietà del prodotto del gene.
Le tecniche di sovraespressione nei batteri ricombinanti sono state di grande utilità per vari settori. Hanno permesso la produzione di materiali che sono molto difficili da isolare da fonti naturali. Inoltre, isolare i composti dall’uomo rischia la diffusione di malattie. Molte proteine di importanza medica sono state prodotte commercialmente in questo modo. L’insulina, l’ormone della crescita umano e l’eritropoietina, un farmaco anti-anemia, sono alcuni esempi.
Molte altre specie di batteri possono essere modificate geneticamente. Ciò include quelli che possono vivere in condizioni ambientali più estreme, come le acque reflue inquinate. Spesso il processo di produzione di una sostanza chimica, o di degradazione, richiede diversi passaggi chimici. Gli scienziati sono stati in grado di progettare alcuni batteri ricombinanti con i geni per interi percorsi per la biosintesi, o biodegradazione, dei composti.
I batteri geneticamente modificati stanno trovando impiego nel biorisanamento. Questa è la pratica di utilizzare organismi per trattare l’inquinamento prodotto dall’uomo. Per decenni, batteri e funghi sono stati utilizzati per trattare le acque reflue e decontaminare acque e suoli intrisi di inquinanti organici. Con l’avvento dell’ingegneria genetica, tuttavia, è possibile progettare batteri ricombinanti per abbattere gli inquinanti in condizioni che i microrganismi inalterati potrebbero trovare sfavorevoli.
I batteri sono particolarmente abili nell’assorbimento dei metalli tossici. Il trattamento del suolo contaminato e dei rifiuti solidi avviene generalmente in un grande serbatoio noto come bioreattore. Questo è un modo per contenere i batteri ricombinanti, in modo che non sfuggano nell’ambiente. Inoltre facilita l’ottimizzazione delle condizioni ambientali a quelle che favoriscono la crescita dei batteri. Inoltre, è possibile creare nuovi ceppi di batteri per abbattere composti che in precedenza erano molto resistenti alla degradazione.