Вчені за допомогою бактерій перетворюють пластик на знеболювальні препарати

Генетично змінена кишкова паличка Escherichia coli (E. coli) може перетравлювати молекули з пластику та виробляти з них парацетамол. Над розробкою працював професор хімічної біотехнології Единбурзького університету Стівен Воллес, який раніше модифікував бактерію для створення ванільного ароматизатора та парфумів із жирових відходів, повідомляє BBC.

За словами Воллеса, кишкова паличка є основним інструментом у сучасній інженерній біології. У промисловості модифіковані штами використовуються як “живі фабрики”, здатні виробляти інсулін, паливо та розчинники.

“Якщо ви хочете довести, що щось можливо за допомогою біології, кишкова паличка — це природний перший етап”, — пояснив Воллес. 

Бактерія стала ключовою моделлю для вивчення біології завдяки простоті культивування та швидкому росту. Професор молекулярної біології Принстонського університету Томас Сілхаві, який досліджує E. coli понад 50 років, підкреслив її роль у генетиці: від відкриття бактеріального “статевого процесу” до першої генетичної модифікації у 1970-х роках.

У 1978 році саме кишкова паличка допомогла створити синтетичний людський інсулін, а в 1997 році її геном повністю секвенували. Це зробило бактерію одним із найважливіших організмів у біотехнології. Сьогодні її переваги відзначають науковці, адже вона швидко росте, невибаглива до середовища та добре переносить вставки чужорідної ДНК.

Старша директорка компанії Ginkgo Bioworks Синтія Коллінз підкреслила практичність бактерії: “Це дуже економно; можна викачати багато”. Водночас деякі мікробіологи застерігають, що надмірна зосередженість на E. coli може стримувати пошук нових організмів з унікальними властивостями.

Мікробіолог Пол Дженсен наголошує, що серед малодосліджених бактерій можуть бути види, які природно ефективніше переробляють відходи або здатні виробляти нові матеріали, наприклад цемент чи гуму. Він вважає, що варто активніше шукати альтернативи, які можуть відкрити неочікувані перспективи.

Однією з таких альтернатив стала Vibrio natriegens, виділена ще у 1960-х роках, але визнана перспективною лише нещодавно. Вона росте вдвічі швидше за кишкову паличку та краще поглинає чужорідну ДНК. Біоінженер Баз Барстоу з Корнельського університету порівняв цю різницю з переходом “від коня до автомобіля”.

Науковці очікують, що V. natriegens зможе стати ключовим мікроорганізмом у виробництві екологічного палива та добуванні рідкісноземельних металів. Однак поки бракує достатніх генетичних інструментів для масштабного використання. 

“E. coli важко замінити”, — визнає професор Каліфорнійського університету в Сан-Дієго Адам Файст.

Таким чином, кишкова паличка залишається найпоширенішим мікробом у біотехнології, проте конкуренція з боку нових видів зростає. Вчені погоджуються, що розширення кола досліджуваних організмів може відкрити нову еру сталого виробництва та перероблення відходів.

Раніше міжнародна група вчених, проаналізувавши генетичні дані понад 400 тисяч людей, виявила, що склад кишкової мікробіоти є новим чинником, який може підвищувати ризик безсоння. Дослідження, проведене за допомогою методу менделівської рандомізації, підтвердило існування двонапрямної “осі кишківник-мозок”. Певні бактеріальні таксони асоціюються з вищою ймовірністю розладів сну, тоді як саме безсоння може змінювати склад мікрофлори, створюючи замкнене коло.