Как бы ни было обидно классическим биологам или зоологам, но молекулярная биология и биотехнология все дальше вытесняют их на обочину современного научного мира. В прошлом тексте я писал о совершенно чудесном, с экспериментальной точки зрения, рождении мышек от двух мамочек. Сегодня еще одна с технической точки зрения красивая работа.
Почти год назад мы уже говорили про биотопливо. Речь шла о проекте по использованию водорослей для получения углеводородов. Одними из наиболее перспективных видов для производства биотоплива, с точки зрения быстрых скоростей роста и высокого содержания углеводородов, являются сине-зеленые водоросли или цианобактерии.
Не вдаваясь в тонкости, я все же проведу небольшой ликбез. Цианобактерии являются одной из древнейших групп живого на Земле. Они обладают как свойствами бактерий, так и водорослей. Они же зачастую — причина цветения водоема. При определенных условиях цианобактерии развиваются в огромных количествах и превращают озеро или пруд в грязную лужу. Для борьбы с такими цветениями используют биоманипуляции. Все это относится к экологии цианобактерий. Для производства биотоплива важно то, что цианобактерии имеют очень прочные клеточные стенки. Соответственно, чтобы извлечь углеводороды из клетки, надо приложить относительно много усилий. Это делает процесс получения биотоплива дорогим. Итак, имеем клетки, которые быстро растут и хорошо накапливают углеводороды. Это хорошо. У этих клеток толстые стенки и углеводороды достать сложно. Это плохо.
А есть ли в природе механизмы разрушения клеточных стенок? Конечно, есть! У цианобактерий много естественных врагов. Самые неприятные из них — вирусы. Вирусы (а точнее бактериофаги) инфицируют клетки цианобактерий и убивают их крайне простым способом. Они выделяют фермент, который растворяет клеточные стенки. В результате клетки буквально взрываются, выбрасывая в воду все содержимое. Ну, а дальше дело современной техники и смекалки. Из бактерифагов были выделены гены, которые контролируют синтез ферментов разрушающих мембрану. Затем эти гены были вшиты в геном цианобактерий. Причем вшиты не просто так, а в связке с системой запуска, которая контролируется добавкой никеля.
Как это работает на практике. Имеем генетически модифицированных цианобактерий. Запускаем их в воду. Они начинают бурно расти, через какое то время их биомасса достигает больших значений. Теперь достаточно добавить в воду совсем немного никеля и клетки начнут сами себя разрушать. Активируются гены, позаимствованные у бактериофага, и в клетках начинает выделяться фермент, разрушающий их стенки. Через небольшое время стенки истончаются, и все содержимое клеток попадет в воду. Теперь уже можно извлекать из нее углеводороды и использовать их в виде топлива.
Пока это больше лабораторные красивости, чем технологические процессы. Но сами возможности современной биологии уже поражают. Многие вещи природа делает быстрее и эффективнее, чем человек, и этим нужно пользоваться.
Егор Задереев
