Биологический «антифриз»

Ученые настроены чрезвычайно оптимистично. Строятся вдохновляющие планы применения генной инженерии для активизации фотосинтеза растений, что должно, к примеру, способствовать быстрому росту деревьев; для обогащения сельскохозяйственных растений некоторыми основными аминокислотами, необходимыми для человеческого организма, что избавило бы миллионы людей от алиментарной дистрофии; для создания засухоустойчивых культур, незаменимых в засушливых районах Азии и Африки; хотят «приспособить» тропическую маниоку для производства этанола, его можно будет использовать вместо бензина, и фруктозы...

Правда, далеко не все разделяют оптимизм исследователей. В США намерение биологов перейти в ближайшее время от лабораторных опытов к испытаниям в природных условиях вызывает активный протест защитников окружающей среды. Противники генной инженерии требуют запретить генетические манипуляции над растениями в природных условиях. Их пугает возможность создания такого вида растений, который сможет сопротивляться любым ядам и, выйдя из-под контроля, устойчивый к засухам, гербицидам и холоду, начнет бурно размножаться и вытеснит всю дикорастущую флору.

О возможной опасности генноинженерных работ говорят и такие факты. В последние годы в США ведутся активные попытки получения биологических средств для борьбы с заморозками. Ученые намерены создать биологический «антифриз».

Убытки, связанные с заморозками, составляют в США более миллиарда долларов в год. И, как выяснилось, во многом тут виноваты бактерии. Именно они способствуют образованию губительных кристалликов льда.

При отсутствии на поверхности листьев бактерий видов Pseudomonas syringae и Erwinia herbicola вода в растениях с падением температуры до нескольких градусов ниже нуля по Цельсию не замерзает, а становится переохлажденной. Растения при этом могут выдерживать температуры до минус 8 градусов Цельсия.

Заморозки вредят растениям, только если на них образуется лед. А для начала кристаллизации сверхохлажденной воды нужны ядра, или центры кристаллизации. Этими ядрами и служат бактерии упомянутых видов. На них-то и нанизываются образующиеся кристаллики льда.

Сначала ученые Висконсинского университета в США пытались бороться с бактериями, опрыскивая поле стрептомицином. Но ясно, что широкое использование этого средства неблагоприятно скажется на окружающей среде. Поэтому тактику борьбы пришлось поменять. Было решено натравить на бактерии убивающие их вирусы, бактериофаги. Лабораторные эксперименты обнадежили. В течение нескольких часов удавалось уничтожить более 90 процентов льдообразующих бактерий. Еще более иезуитский прием - генноинженерными методами так преобразовать бактерии, чтобы они более не вызывали кристаллизации льда. Так сказать, перевоспитать их.

Парадокс тут в том, что исследователи толком не знают, что делает бактерии ядрами кристаллизации. И однако им удалось уничтожить в бактерии Pseudomonas syringae гены, определяющие это их неприятное для людей качество. Ученые вели поиск методом проб и ошибок. Они приготовили из ДНК этой бактерии набор фрагментов самой разной длины. Каждый из фрагментов был затем «вшит» в кишечную палочку, которая обычно не вызывает образование кристалликов льда.Затем - следующий этап этой работы - биоинженеры «вырезали» из ДНК бактерии кусок, ответственный за кристаллизацию. И такой ДНК (ее назвали «минус лед») заменили «нормальную» ДНК бактерии Pseudomonas syringae.

Уже собираются распылять культуры полученных бактерий на опытных участках, засаженных картофелем, с целью повышения морозостойкости растений. Говорят, это первый значительный эксперимент генетических инженеров, затрагивающий окружающую среду. Все было бы хорошо, по бактерии, вокруг которых образуются кристаллики льда, скорее всего играют в природе заметную роль. При занесении их воздушными потоками в верхние слон атмосферы они способствуют образованию дождя и снега. Что произойдет, если эти бактерии «аборигены» не выдержат «конкуренции» с модифицированными человеком микробами? Чем все это кончится? Пока этого никто не знает.