Ученые-биологи утверждают, что в биологии грядет революция. Они начинают по-настоящему понимать устройство живых организмов на молекулярном уровне. Вместо того чтобы спрашивать: “Какова природа этого организма?”, ученые начинают спрашивать: “Что мы можем сделать с этим организмом?”.

Оказывается, уже можно заставить микроорганизмы выполнять полезную работу. Химик Джастин Галливан (Justin Gallivan) приблизил человечество на шаг ближе к осуществлению подобной возможности. Он перепрограммировал безвредный вид бактерий Escherichia coli на “поиск и уничтожение” молекул гербицида под названием атразин.

Атразин - ядохимикат, направленный на борьбу с нежелательными растениями. Атразин первоначально использовался для борьбы с сорняками зерновых культур, потенциально способен приводить к пагубным эффектам в популяциях амфибий, животных, численность которых, как показывают наблюдения, уменьшается во всем мире. Пестицид атразин способен превратить самцов лягушек в самок или гермафродитов. Если мы имеем проблемы с амфибиями, то естественно ожидать проблемы и для других животных и человека.

Атразин был запрещен в Европейском Союзе, но остается одним из самых распространенных гербицидов в США, где его применяют в количествах измеряемых миллионами фунтов ежегодно. “Если вы используете какое-то вещество в таких количествах, то какая-то его часть неминуемо окажется в грунтовых водах”, - сказал Галливан, поясняя, почему его лаборатория занимается поиском методов очистки от этого вещества. Его последние открытия были опубликованы в свежем выпуске журнала Nature Chemical Biology.

Галливан находится на переднем крае такой науки как синтетическая биология. Важной целью этой науки, является перепрограммирование бактерий для выполнения комплекса задач, таких как синтезирование и доставка лекарств или нахождение и очистка от загрязняющих окружающую среду веществ.

“Вместо того чтобы изменять один единственный ген, заставляя клетку делать какое-то одно задание, мы можем начать обращаться с клеткой почти как с компьютером, - перепрограммировать ее на выполнение целого комплекса задач”, - сказал Галливан.

“Бактерия E. coli плывет к тому, что ей нравится и уплывает от тех объектов, которые ее раздражают”, - заявил Галливан, - “Она общается с другими клетками. Она синтезирует сложные смеси и воспроизводит себя каждые 20 минут. Другими словами, E. coli может пробовать на вкус, думать, говорить, слушать и создавать”.

Насчет “думать, говорить” ученый все же погорячился. Хотя уже доказано, что бактерии обладают, по крайней мере, четырьмя из пяти чувств: чувствительность к свету - зрение, экспрессия генов в ответ на контакт - осязание, реакция на химикаты и токсины в окружающей среде, при прямом контакте - чувство вкуса, или через воздух - обоняние.

Программа, согласно которой бактерия может все это делать, заложена в ее геноме, и частично регулируется РНК-переключателями, известными как рибопереключатели. Команда Галливана перепрограммировала химическую навигационную систему клетки E. coli, осуществив хакерскую атаку на управляющую бактерией программу и введя синтетические рибопереключатели. Присутствие атразина переключает синтетический рибопереключатель, заставляя бактерию двигаться туда, где выше концентрация этого гербицида.

В дополнение к этому, исследователи встроили в E. coli гены от бактерии, поедающей атразин, благодаря чему, бактерия научилась выполнять еще одно задание - переработку. “Фактически E. coli использует молекулы атразина в качестве еды, расщепляя их во что-то менее вредное”, - пояснил Галливан.

Галливан занимается фундаментальными исследованиями на стыке химии, биологии и материаловедения:”Область моих исследований - перепрограммирование простых организмов, в целях выполнения ими новых, для них, заданий, как можно более предсказуемо и рационально”.