Генетически модифицированные бактерии уже являются распространенным и полезным компонентом химического производства. Многие лекарства, пищевые добавки и промышленные химикаты производятся искусственно созданными бактериями в больших резервуарах. Бактерии – это маленькие белковые и химические фабрики, и мы используем их с пользой.
Но разработка штамма бактерий, который будет делать именно то, что мы хотим, трудоемка и дорога. Традиционно инженеры изменяли один или два гена за раз, а затем смотрели на результаты. Но производство многих веществ бактериями может контролироваться 20 или более генами, и поэтому количество различных мутаций огромно – их слишком много, чтобы проверять их по отдельности.
Но теперь генные инженеры разработали новую технологию, известную как MAGE – мультиплексная автоматизированная геномная инженерия. По сути, они позволяют вывести бактерии с оптимизированным или, по крайней мере, значительно улучшенным производством интересующего вещества. Этот метод заставляет бактерии быстро мутировать, вызывая тысячи мутаций и миллиарды различных штаммов.
Этот метод позволяет нам в некоторой степени ускорить эволюцию”, – говорит Харрис Ванг, исследователь из Гарвардской медицинской школы, который руководил проектом вместе с коллегами Фарреном Айзексом и Джорджем Черчем.
Затем они выбирают штаммы, которые дают больше всего того, что они ищут. Ванг и Айзекс используют ликопин в качестве примера. Ликопин окрашивает бактерии в красный цвет, поэтому они могут просто выбрать самые красные штаммы. Для других конечных продуктов придется использовать другие маркеры. Например, для получения некоторых белковых продуктов генные инженеры включили в целевой ген фрагменты ДНК, которые вызывают флуоресценцию, так что клетки, которые светятся сильнее всего, имеют самую высокую концентрацию целевого белка.
Эта технология имеет большие перспективы, как и все, что позволяет удешевить и ускорить промышленную разработку новых продуктов и методов. Помимо ускорения производства новых лекарств, она может помочь в поиске биотоплива. Некоторые ученые считают, что биотопливо может стать решением проблемы нашей зависимости от ископаемого топлива. Биотопливные культуры можно выращивать в домашних условиях, и они являются возобновляемым ресурсом. Однако, если мы будем использовать существующие сельскохозяйственные угодья и сельскохозяйственные культуры, это повысит цены на продовольствие, а кукуруза и другие подобные культуры не являются эффективными источниками биотоплива – до сих пор остается спорным, производят ли они столько энергии, сколько потребляют.
Поэтому внимание переключается на биомассу, которая имеет более высокую энергетическую плотность, более высокую плотность посева (больше биомассы на акр), в настоящее время является отходом растениеводства (например, стебли) или произрастает в диком виде (например, проса). Проблема, связанная с этими источниками биотоплива, заключается в том, что нам необходимо разработать промышленный процесс, позволяющий массово и экономически эффективно превращать жесткие волокна в этанол. Ключевыми факторами являются экономичность и масштаб – если производство биотоплива обходится слишком дорого, это не произойдет в больших масштабах, в то время как бензин относительно дешев.
Несмотря на то, что в настоящее время проводится множество исследовательских программ, ни одна из них не разработала полный и экономически эффективный промышленный процесс получения биотоплива из проса или аналогичного источника. Однако одна из самых больших надежд – это бактерии. Если мы сможем сконструировать бактерию, которая будет питаться травой, и производить какое-то вещество, например этанол или что-то близкое к этанолу, которое затем можно будет легко переработать в биотопливо, мы вступим в гонку.
Поскольку оптимизация выхода и эффективности является ключом к успеху любого такого процесса, технология MAGE может оказаться важной для успеха производства биотоплива.
Технология MAGE интересна еще и тем, что она является прямым применением эволюционных принципов. Этот процесс заключается в случайном увеличении разнообразия путем мутаций, а затем в отборе тех бактерий, которые случайно обладают желаемым признаком. Это наглядно демонстрирует, что двухэтапный процесс эволюции – случайное разнообразие и отбор – работает.
Креационисты утверждают, что эволюция не может работать, потому что случайная мутация не может обеспечить специфичность и направление, и что отбор не может увеличить объем информации, потому что это негативный процесс – он только удаляет информацию. Однако этот аргумент является ничем иным, как отклонением от логики и реальности. Должно быть очевидно, что мутации увеличивают количество информации, а отбор обеспечивает неслучайную специфичность и направленность.
В ответ на использование MAGE в качестве примера эволюционных принципов креационисты, вероятно, будут утверждать, что технология MAGE позволяет включать в смесь генетические мутации, о которых уже известно, что они желательны, включая введение генов других видов. Таким образом, разнообразие не обязательно должно быть полностью случайным. Но даже если это так, процесс все равно работает. Кроме того, отбор является искусственным, а не естественным. Это старое возражение креационистов против искусственного отбора как аналогии эволюции. Однако из этого не следует, что аналогия заключается в том, что отбор может приводить к неслучайным изменениям в случайно меняющейся системе. Не имеет значения, является ли отбор искусственным или естественным, все, что имеет значение, – это дифференциальное выживание.
Само по себе, конечно, MAGE не доказывает истинность теории эволюции. Ни одно доказательство не может этого сделать. Но оно подтверждает основные эволюционные принципы практическим применением. Креационисты часто утверждают, что эволюция не имеет практического применения, как будто полезность является показателем научной истины. Этот аргумент не только ошибочен, но и фактически неверен.Креационисты преуспевают в том, что ошибаются в двух или более аспектах одновременно. По крайней мере, они в чем-то хороши.
