Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают

Биоиндикаторы, создаваемые генными инженерами на основе бактерий и дрожжей, существуют уже много лет. Каждый из них настроен на конкретное вещество или спектр веществ. А все вместе они позволяют дешево и эффективно контролировать и изучать состояние окружающей среды.

3.3.3. На конфетно-пончиковой тяге

Сегодня утром я ехала в такси по своим делам. У водителя очень громко работало радио. Голос из автомобильной радиопередачи с большой озабоченностью рассказывал, что цены на газ скоро должны догнать цены на бензин, а последние, в свою очередь, уже давно выбрались за все рамки приличия.

К сожалению для нас и к счастью для планеты, эта стоимость только продолжит расти. Ископаемое топливо добывать все сложнее, месторождения истощаются. Кроме того, все больше стран заговаривают о политике контроля над выхлопными газами и введении альтернативных вариантов топлива, чтобы противостоять глобальному изменению климата. И в этом новом мире на сцену все чаще выходит биотопливо. А точнее, двигатели на биоэтаноле (или гибридные бензин-этанол) – то есть химически обычном этаноле, но полученном в процессе переработки растительного сырья. Перерабатывать это сырье и на выходе создавать биоэтанол нам помогают как раз микроорганизмы. Дрожжи и бактерии предоставляют технологам свои ферменты, под действием которых происходит важный биохимический процесс – брожение.

Для производства биоэтанола подходит целый спектр различных сельскохозяйственных культур. Главное, чтобы они содержали много крахмала или сахара. А это маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень… Список можно продолжать долго и каждая страна, размещенная в любом климатическом поясе, найдет в нем те культуры, которые принято выращивать именно в ней. Например, для США наиболее целесообразной оказалась кукуруза, для Бразилии – сахарный тростник. Однако пускать на сырье для изготовления биотоплива то, для производства чего уже были потрачены экономические, природные и человеческие ресурсы, не очень эффективно. Поэтому биотопливо первого поколения сменило поколение второе, для производства которого можно использовать самые разные отходы: пшеничную или рисовую солому, древесные опилки и даже отходы лесопилок[183]. Некоторые исследователи предлагают пустить в ход даже самого страшного и неубиваемого врага полей – злосчастный борщевик Сосновского. Причем ожидаемое количество топлива с одного гектара борщевика в пять раз больше того, что можно получить из сахарной свеклы или сахарного тростника[184]. С отказом от традиционного топлива и переходом на биоэтанол доступ к производству топлива смогут получить не только исторически «стоящие» на ресурсах страны, но и все остальные. А это, логично предположить, снизит также расходы на транспортировку топлива. Частичная замена привычных нам видов топлива на биотопливо уже показала свой эффект на снижение парниковых газов[185] – одну из причин глобального потепления, и по оценкам экспертов, – это только начало.

Да, у биотоплива действительно очень хорошие перспективы. Но благодаря ГМО они могут стать еще радужнее. Здесь ученые работают сразу в двух направлениях: одни исследователи делают ставку на улучшение растительного сырья, другие – на улучшение «работников» – дрожжей, которые из исходного сырья помогают делать само топливо. Вот о последнем подходе мы и поговорим.

По сути, тростник, кукуруза или опилки в производстве топлива нужны именно затем, чтобы накормить дрожжи – стать их источником углерода. «Сытые» дрожжи затем отлично растут в больших открытых резервуарах, где автоматика обеспечивает постоянную рециркуляцию их клеток. Все это помогает активному брожению, а его результатом становится много производимого этанола. Кроме постоянно увеличивающейся концентрации этанола, терпеть дрожжам приходится и высокие температуры. Дело в том, что в процессе самого брожения высвобождается некоторое количество энергии – тепла. Часть этой энергии нужна самим клеткам дрожжей для обеспечения их жизненных функций. Но излишки энергии способны нагревать среду, что в итоге приводит к остановке роста дрожжей. То есть чем больше энергии выдают трудяги-дрожжи, тем сложнее становятся их условия для жизни и размножения. И вот тут им и могут помочь генные инженеры.

Исследование огромной коллекции геномов дрожжей позволило выявить несколько уже существующих штаммов с пониженной чувствительностью к этанолу и большей толерантностью к повышенным температурам. В этих штаммах не работали несколько генов, связанных с температурной чувствительностью. Так стало понятно, что, отключив (такую процедуру называют генным нокаутом) эти гены у других штаммов, ранее уже проверенных в промышленном производстве биотоплива, можно потенциально получить дрожжи, способные вынести более сложные условия. По оценкам, такие дрожжи могут с легкостью расти в среде, где содержится до 15 % этанола, а температуры поднимаются до 42[186].