У майбутньому така бактерія, можливо, допоможе утримувати СО2 в атмосфері на прийнятному рівні.
Всі живі істоти складаються з біомолекул - жирів, білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот тощо, при цьому дуже багато таких молекул організми збирають самі з підручної сировини. Головна підручна сировина - те, звідки береться вуглець. І тут можливі дві стратегії: або вуглець ми беремо, поглинаючи і перетворюючи органіку, наприклад, чужі жири, білки, вуглеводи - і тоді нас називають гетеротрофними організмами; або ми беремо вуглець з неорганічного джерела, наприклад, з СО2 - і тоді ми називаємося автотрофними організмами.
Найвідоміші автотрофи - рослини: в їх клітинах є набір реакцій, який дозволяє поглинати вуглекислий газ ззовні і зшивати його в органічні молекули; причому енергію для цих реакцій рослини беруть від світла. Гетеротрофи - тварини і, наприклад, гриби. І вуглець, і енергію для синтезу власних біомолекул гетеротрофи беруть з одних і тих же органічних речовин, які якимось чином п (р) оглотили. Серед бактерій є і ті, і інші, але, наприклад, кишкова паличка - це гетеротроф, що віддає перевагу вуглеводам.
Дослідники з Інституту Вейцмана перетворили кишкову паличку з гетеротрофа в автотрофа - тобто змусили її замість готової органіки поглинати вуглекислий газ. Природно, її потрібно було забезпечити генами, які кодували б потрібні ферменти. Ці гени взяли у бактерій роду Pseudomonas - у тих видів Pseudomonas, які здатні поглинати СО2. Але самі по собі такі гени не спонукали б кишкову паличку на те, щоб стати автотрофом: для цього потрібно було відключити у неї гени, які необхідні для гетеротрофного способу життя.
З гетеротрофних генів відключили три, і заодно змусили бактерію жити на середовищі, бідному цукрами, але з великою кількістю СО2. Замість вуглеводів кишковій паличці дали мурашину кислоту: вона могла дати енергію для вловлювання вуглекислого газу, але робити біомолекули для внутрішнього вживання з мурашиної кислоти було неможливо. Тобто, якщо зовсім точно, кишкову паличку спробували перетворити на хемоавтотрофа - такого автотрофу, який користується хімічним джерелом енергії для перетворення СО2 на органіку. (Відповідно, якби бактерію навчили користуватися світлом, вона б стала фотоавтотрофом.)
Автори роботи сподівалися, що далі своє слово скажуть мінливість і відбір - в запропонованих умовах найактивніше почнуть розмножуватися ті бактерії, яким мутації дозволять взагалі відмовитися від харчування готовими цукрами (яких було рівно стільки, щоб не дати кишковим паличкам померти з голоду і підтримати їх еволюцію). Дійсно, у статті в Cell говориться, що приблизно через 300 днів бактерії оптимізувалися і стали активно нарощувати біомасу, користуючись тільки вуглекислим газом і мурашиною кислотою. Для того, щоб остаточно стати автотрофами, тобто щоб відрегулювати власні і чужі гени, які ввели за допомогою генної інженерії, бактеріям знадобилося 11 мутацій. Деякі з цих мутацій опинилися у ферментах, що оперують вуглекислим газом; роль інших мутацій поки що взагалі незрозуміла.
Тут сама собою в голову спадає думка, що у нас в руках з'явився прибиральник вуглекислого газу з атмосфери. Однак та бактерія, яка у нас поки що є, для цього не цілком підходить.
По-перше, вона ефективно поглинає СО2, тільки якщо його 10% в атмосфері, тоді як зараз його, на щастя, всього 0,04.
По-друге, сама кишкова паличка теж виробляє вуглекислий газ (у тому числі з тієї ж мурашиної кислоти), і виробляє вона його більше, ніж поглинає.
По-третє, мурашину кислоту як джерело енергії використовувати взагалі не дуже зручно.
Але якщо кишкову паличку в принципі вдалося змусити «їсти» вуглекислий газ, то, можливо, в перспективі її вдасться налаштувати так, щоб вона поглинала той СО2, який вже є в нашій атмосфері, і при цьому в якості енергії використовувала не мурашину кислоту, а якийсь відновлюваний хімічний субстрат.