Биоинженеры создали ГМО-бактерию, способную победить Большое мусорное пятно

По оценкам ученых, в Мировом океане плавает более 170 триллионов частиц пластика общим весом свыше двух миллионов тонн. Печально известно Большое тихоокеанское мусорное пятно. Это крупнейшее скопление пластика и других отходов, принесенных водами Северо-Тихоокеанского течения.

Расположенное между Гавайскими островами и побережьем Калифорнии пятно быстро расширяется, поскольку круговорот океанических течений затягивает все больше морского мусора. Хотя визуально с корабля пластиковый мусор в пятне малозаметен, в пробах воды обнаруживаются множество микрочастиц и небольших обрывков пластика. Попадая в жабры рыб, они серьезно затрудняют им жизнь.

Точный размер области не известен. Приблизительные оценки площади варьируются от 700 тысяч до 1,5 миллиона квадратных километров и более. Это сравнимо, например, с территорией Монголии (1 566 600 квадратных километров).

Без должных мер на глобальном уровне объем пластикового мусора в Мировом океане к 2040 году более чем удвоится, предупредили эксперты из американского института 5 Gyres.

Выходом из ситуации мог бы стать недорогой способ разложения пластика прямо в морской воде. Над таким решением как раз работают в Университете штата Северная Каролина (США). С помощью генной инженерии исследователи создали бактерию, способную расщеплять полиэтилентерефталат (ПЭТ) — распространенный вид пластика, используемый для производства широкого спектра товаров, от бутылок до одежды.

Ученые взяли в работу два вида бактерий. Первая, под названием Vibrio natriegens, прекрасно чувствует себя в соленой воде и примечательна отчасти тем, что быстро размножается. Особенность второй бактерии — Ideonella sakaiensis — выработка ферментов, позволяющих расщеплять ПЭТ и питаться им.

Биоинженеры позаимствовали у I. sakaiensis генетические последовательности, которые отвечают за производство разлагающих пластик ферментов, и включили их в плазмиду — небольшую молекулу ДНК, обособленную от хромосом и способную к автономной репликации. За счет этого плазмиду можно перенести в другую клетку, и та станет выполнять инструкции, заложенные в ДНК плазмиды. Именно так американские ученые и поступили.

Внедрив плазмиду с генами I. sakaiensis в бактерии V. natriegens, исследователи добились, чтобы они вырабатывали нужные ферменты. Также в своей работе специалисты продемонстрировали, что генетически модифицированные V. natriegens способны расщеплять полиэтилентерефталат в соленой воде при температуре плюс 30 градусов Цельсия.

По словам ученых, их достижение очень интересно и многообещающе. Впервые удалось добиться, чтобы V. natriegens экспрессировали чужеродные ферменты на поверхности своих клеток. Кроме того, полученная бактерия стала первым известным генетически модифицированным организмом, способным к расщеплению пластика в соленой воде.

«Это важно, поскольку экономически нецелесообразно вылавливать пластик из океана и смывать с него соли перед тем, как начинать какие-то процессы по расщеплению», — пояснил один из соавторов работы Тянью Ли (Tianyu Li).

Помогут ли ГМО-бактерии победить Большое мусорное пятно — покажет время, а биоинженеры пока продолжают эксперименты. На следующем этапе исследователи хотят внедрить ДНК I. sakaiensis непосредственно в геном V. natriegens, что позволит сделать более стабильной выработку разлагающих пластик ферментов у модифицированных организмов. Также в планах — дополнительно изменить V. natriegens, чтобы бактерия смогла питаться продуктами расщепления ПЭТ. Еще одна потенциальная задача — получить при разложении пластика полезный для химической промышленности продукт. В этом вопросе ученые открыты к диалогу с представителями отрасли.