Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

Микробная продукция ПГА открывает новые перспективы и перед синтетической биологией. Сегодня бактерии производят ПГА в промышленных масштабах, перерабатывая в ходе метаболизма сахара и растительные масла. И чем больше ученые узнают о факторах, регулирующих и ограничивающих эти микробные метаболические пути, тем больших успехов добьется наука в создании генно-инженерных бактерий, которые станут вырабатывать ПГА из других исходных материалов. Такие микробы, например, будут делать биопластик из сусла, оставшегося после варки пива, или из кофейной гущи, или из состриженной листвы и скошенной травы. А может быть, их удастся научить расчищать разливы нефти и ядовитых химикатов либо разлагать нефтяной пластик.

Что касается надежд на будущее, то я почти не сомневаюсь, что когда-нибудь появятся генно-инженерные микробы, которые наловчатся не просто изготавливать продукты, поддерживающие наш образ жизни, но и расчищать планету от мусора. Рано или поздно решение непременно найдется. Недавно ученые открыли микробы, способные расщеплять некоторые виды нефтяного пластика. Правда, естественная скорость поглощения пластика у этих микробов слишком низка для того, чтобы хоть как-то подступиться к нынешней проблеме загрязнения окружающей среды, однако работа с геномом наверняка позволит оптимизировать эти процессы. Кто знает, может быть, инженеры, создающие генно-модифицированные микробы, даже откроют, как контролировать энергию, которая высвобождается, когда эти микробы разрушают связи, скрепляющие синтетические полимеры. Синтетическая биология способна буквально превратить сегодняшний мусор в завтрашние сокровища.

Спасите нашу почву

Сегодняшние проблемы с загрязнением окружающей среды – это, возможно, неизбежное следствие эволюционного успеха нашего вида. За последние 200 лет число людей на планете возросло с одного миллиарда до девяти[22]

. Все мы что-то едим, нуждаемся в месте, где спать, и производим отходы – органические и неорганические, – которые надо куда-то девать. Загрязнение пластиком – важная часть проблемы, но это, безусловно, не единственная задача по охране окружающей среды, для решения которой можно привлечь синтетическую биологию. Глобальная индустриализация сельского хозяйства и производства провизии загрязнила воздух и воду нашей планеты и истощила плодородные земли. Последствия этого суровы: по оценкам ООН, чтобы прокормить те девять миллиардов человек, которые, по расчетам, будут жить на Земле к 2050 году, производительность сельского хозяйства надо увеличить на 50 %, а Грентэмский центр долговременного изучения будущего при Шеффилдском университете утверждает, что сегодня способность производить растительные культуры в мире на треть ниже, чем 50 лет назад. Истощение пахотных земель отчасти вызвано сезонной обработкой от сорняков, из-за чего содержащийся в почве углерод выделяется в атмосферу, способствуя накоплению парниковых газов. Кроме того, почва лишается минеральных компонентов, а это повышает риск, что она пересохнет и будет смыта дождями, что приводит к зарастанию рек и океанов водорослями. Фермеры, пытаясь выращивать полезные культуры на почвах, от природы менее плодородных, злоупотребляют гербицидами и пестицидами или применяют их неправильно, а это усугубляет проблему, поскольку меняет минеральный состав и кислотно-щелочной баланс почвы и дестабилизирует сообщество микроорганизмов, поддерживающее экосистему здоровой почвы.

Синтетическая биология уже сумела повысить урожайность и замедлить истощение культивируемых земель. Генно-инженерные растения, устойчивые к гербицидам, снижают потребность в обработке почвы, поскольку позволяют фермерам бороться с сорняками при помощи гербицидов вроде глифосата и глюфосината[23]. Генно-инженерные растения, устойчивые к насекомым, снижают влияние химических пестицидов на биоразнообразие и качество почвы. Генная инженерия создала множество культурных растений, устойчивых к болезням (в т. ч. радужную папайю), более питательных (в т. ч. золотой рис), более привлекательных (в т. ч. яблоки сорта арктик) и более способных произрастать в не самых идеальных условиях (в т. ч. рис, устойчивый к наводнениям). Благодаря технологиям редактирования генома удалось улучшить и разнообразить и сорта помидоров. Зак Липман, генетик из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор в Нью-Йорке, подправил три гена помидора при помощи CRISPR и создал сорт помидоров-черри, которые растут на кусте гроздьями, словно виноград, и быстро созревают. Такой более компактный и плодородный сорт помидоров-черри предназначен для небольших пространств, например, для садов на крышах городских домов, а может, и для садов в человеческой колонии на Марсе.