Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают - Анна Витальевна Иванова

(США) произошла одна из крупнейших техногенных катастроф в истории[115]. На полупогружной нефтедобывающей платформе Deepwater Horizon произошла авария, повлекшая за собой взрыв и утечку более 4 миллионов баррелей нефти (позднее это число еще увеличилось, так как ликвидация была сложной и продолжительной). Ущерб, нанесенный окружающей среде, был катастрофическим. Вместе с ликвидаторами на месте трагедии работали и ученые-микробиологи. Что же они искали?

Задолго до катастрофы науке были известны несколько видов микроорганизмов, способных «питаться» сырой нефтью. То есть разлагать ее на отдельные компоненты, пополняя при этом свои энергетические запасы. И это неудивительно – возможность приспособиться к такому источнику энергии была у микроорганизмов на протяжении миллионов лет, не то что в истории с совсем недавно появившимся на планете пластиком. Поэтому на момент аварии у ученых было что-то вроде портретов разыскиваемых: записи геномов этих уже известных организмов, которые с помощью специальных биоинформатических методов можно было сравнивать со всем, что выловили из насыщенных нефтью вод Мексиканского залива. Путем такого сравнения они ожидали выявить местных дальних родственников уже известных нефтеежек, которые могли бы помочь ликвидаторам катастрофы, взяв на себя часть работы по биодеградации[116]. Разные микроорганизмы умеют делать это в разной степени и с разной скоростью. Разумеется, ученые хотели найти самых быстрых и продуктивных, изучить их способы работы и скопировать их в дальнейшем в лаборатории. Ну а потом сделать их еще лучше и поставить на службу человечеству. Все как обычно.

Также ученые воспроизвели у себя в лаборатории катастрофу в миниатюре[117]: поместили в емкости образцы воды из залива, добавили в нее капли сырой нефти, и занялись изучением ее обитателей и их способностей очищать эти образцы от тех самых капель. Дело в том, что эти капли настолько маленькие, что не способны подняться к поверхности и присоединиться к остальному нефтяному пятну. Поэтому они представляют собой отдельную большую проблему – загрязняют нижние слои воды, а у ликвидаторов нет инструментов, чтобы добраться до них. Так что здесь самые большие надежды экологи возлагали именно на помощников – микроскопических жителей глубин.

Но вернемся к работе ученых. Что они сделали: выделили ДНК из всего, что им попалось в воде (такой анализ называется метагеномным), проанализировали все полученные геномы и сравнили с геномами уже известных им организмов. Это позволило обнаружить среди «подопытных» микроорганизмов сразу несколько потенциальных кандидатов[118]. Следующим шагом был анализ их метаболических путей, чтобы понять, как именно они «питаются» нефтью. Этот шаг важно было сочетать с постоянным анализом углеводородного состава воды, чтобы понимать, как изменяется в ней количество нефти и других компонентов. А еще с подсчетом численности каждого из видов живущих в ней бактерий. И будь сейчас перед нами новость из желтого «научного» паблика, а не настоящая научная проблема, мы сказали бы, что ученым удалось найти одну самую прожорливую и успешную бактерию, которая «делала» всех конкурентов. Но в жизни все не так. Исследование в лаборатории и наблюдение за сообществами в водах залива показало, что между разными видами микроорганизмов существуют сложные взаимоотношения – от сотрудничества до конкуренции, влияющие на результаты соревнования, а сами победители могут меняться с течением времени. И все же, несмотря на все сложности, ученые выявили самого интересного кандидата для дальнейшей работы – бактерию с красивым именем Bermanella (семейство Oceanospirillales), родственников которой впервые обнаружили еще в 2009 году в водах Эйлатского залива[119]. Новому виду дали название Bermanella macondoprimitus по месту ее открытия – платформе Макондо[120].

И вот, казалось бы, для будущих подобных катастроф на других морях появился маленький и удалой помощник. Но помните, выше мы говорили о сложных взаимоотношениях микроорганизмов в среде? В общем, новая бактерия наотрез отказывается переезжать без своих любимо-ненавистных соседей по коммуналке – других микроорганизмов привычной ей среды обитания! А перенести на новое место все сообщество целиком технически невозможно и даже может быть опасно для местной экосистемы.

И вот тут самое время звать биотехнологов и генных инженеров. С пониманием механизмов, которыми бактерия расправляется с нефтяными каплями, и ее прочитанным геномом на руках, в лаборатории можно внести нужные гены в более «сговорчивых» бактерий. Первые такие работы по модификации бактерий для целей переработки нефтяных капель появились еще в 70-х годах прошлого века. Успешно модифицировать тогда удалось Pseudomonas putida[121]. Эта первая искусственная «нефтеежка» уже тогда вполне неплохо справлялась со своими задачами, но только в лабораторных условиях.

Достигнутый эффект можно еще увеличить, пробуя другие варианты бактерии-носителя и встраиваемых генов.

К сожалению, вне лаборатории ученым нужно решить слишком много проблем, связанных с разными температурными условиями, составом воды и разнообразием местных биосистем, прежде чем будут созданы практичные и универсальные методы в помощь при ликвидации возможных следующих аварий. И это задача не только для генных инженеров и химиков, но и для экологов – ведь ни один ГМ-организм не будет выпущен в экосистему без предварительной тщательной оценки всех возможных последствий для нее. Но будущее, без сомнения, за биоремедиацией![122] И в этой сфере технологии создания ГМО нам вновь совершенно незаменимы.

2.6.3. Наука: вам посылка, распишитесь

Рак. Пожалуй, самое страшное слово XX и XIX века. Еще совсем недавно по историческим меркам в массовом сознании это слово означало лишь закуску к праздничному столу. Но повышение уровня жизни, развитие медицины и последовавшее за этим резкое увеличение продолжительности жизни сыграло с человечеством печально-забавную шутку: мы стали доживать до своего рака.

Факт: клетки делятся. Из одной материнской клетки получаются две дочерние. Перед каждым делением удваивается, чтобы разойтись по двум новым клеткам, и ее ДНК. Представьте себе школьный кабинет. На первой парте, прямо перед учителем, сидят Федя и Маша. Они круглые отличники и расправляются с любой задачкой на высший балл. А еще Федя и Маша очень добрые ребята и без проблем показывают свои тетрадки из-под парты сидящим за ними Оле и Вите, которые ленятся решать задания самостоятельно при наличии таких чудесных соседей. Как бы старательно Оля и Витя ни списывали ответы, ошибок им избежать сложно. Но и они ребята добрые, так что списанные у отличников работы также под партой покажут своим соседям с третьей парты. Списанные с ранее списанных работ задачи помимо прошлых ошибок обрастут новыми. К тому моменту, как решения задач доберутся в другой конец класса, к Саше и Сереже, от первоначального решения останется мало чего. И вот, казалось бы, списанные из тетрадей отличников задачки принесут Саше и