Ученые с помощью бактерий превращают пластик в обезболивающие препараты

Генетически измененная кишечная палочка Escherichia coli (E. coli) может переваривать молекулы из пластика и производить из них парацетамол. Над разработкой работал профессор химической биотехнологии Эдинбургского университета Стивен Уоллес, который ранее модифицировал бактерию для создания ванильного ароматизатора и духов из жировых отходов, сообщает BBC.

По словам Уоллеса, кишечная палочка является основным инструментом в современной инженерной биологии. В промышленности модифицированные штаммы используются как "живые фабрики", способные производить инсулин, топливо и растворители.

"Если вы хотите доказать, что что-то возможно с помощью биологии, кишечная палочка — это естественный первый этап", — объяснил Уоллес.

Бактерия стала ключевой моделью для изучения биологии благодаря простоте культивирования и быстрому росту. Профессор молекулярной биологии Принстонского университета Томас Силхави, который исследует E. coli более 50 лет, подчеркнул ее роль в генетике: от открытия бактериального "полового процесса" до первой генетической модификации в 1970-х годах.

В 1978 году именно кишечная палочка помогла создать синтетический человеческий инсулин, а в 1997 году ее геном полностью секвенировали. Это сделало бактерию одним из важнейших организмов в биотехнологии. Сегодня ее преимущества отмечают ученые, ведь она быстро растет, неприхотлива к среде и хорошо переносит вставки чужеродной ДНК.

Старший директор компании Ginkgo Bioworks Синтия Коллинз подчеркнула практичность бактерии: "Это очень экономно; можно выкачать много". В то же время некоторые микробиологи предостерегают, что чрезмерная сосредоточенность на E. coli может сдерживать поиск новых организмов с уникальными свойствами.

Микробиолог Пол Дженсен отмечает, что среди малоисследованных бактерий могут быть виды, которые естественно эффективнее перерабатывают отходы или способны производить новые материалы, например цемент или резину. Он считает, что стоит активнее искать альтернативы, которые могут открыть неожиданные перспективы.

Одной из таких альтернатив стала Vibrio natriegens, выделенная еще в 1960-х годах, но признанная перспективной лишь недавно. Она растет вдвое быстрее кишечной палочки и лучше поглощает чужеродную ДНК. Биоинженер Баз Барстоу из Корнельского университета сравнил эту разницу с переходом "от лошади к автомобилю".

Ученые ожидают, что V. natriegens сможет стать ключевым микроорганизмом в производстве экологического топлива и добыче редкоземельных металлов. Однако пока не хватает достаточных генетических инструментов для масштабного использования.

"E. coli трудно заменить", — признает профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего Адам Файст.

Таким образом, кишечная палочка остается самым распространенным микробом в биотехнологии, однако конкуренция со стороны новых видов растет. Ученые соглашаются, что расширение круга исследуемых организмов может открыть новую эру устойчивого производства и переработки отходов.

Ранее международная группа ученых, проанализировав генетические данные более 400 тысяч человек, обнаружила, что состав кишечной микробиоты является новым фактором, который может повышать риск бессонницы. Исследование, проведенное с помощью метода менделевской рандомизации, подтвердило существование двунаправленной "оси кишечник-мозг". Определенные бактериальные таксоны ассоциируются с более высокой вероятностью расстройств сна, тогда как именно бессонница может изменять состав микрофлоры, создавая замкнутый круг.