Ешерихия коли: Бактерията, която превръща пластмасата в обезболяващи

По-рано тази година една често срещана бактерия беше генетично модифицирана да яде молекула, получена от пластмаса, а след това да я смила, за да произведе ежедневното болкоуспокояващо парацетамол, пише BBC.

Микробът, използван от Стивън Уолъс, професор по химична биотехнология в Университета в Единбург, е Escherichia coli, по-известна като E. coli. Пръчковидната бактерия се намира в червата на хората и животните и може би сте по-запознати с това, че тя обикновено причинява стомашни неразположения.

Проф. Уолъс я е избрал "автоматично", защото някои щамове на E. coli, които не са патогенни, се използват широко в лабораториите по биотехнологии и инженерна биология. E. coli е основният „работен кон“ в областта, казва проф. Уолъс, който също така модифицирал бактерията в лаборатория, за да може тя да превърне пластмасовите отпадъци във ванилов аромат и мазнините от канализацията в парфюм.

„Ако искате да докажете, че нещо е възможно с биологията, E. coli е естествен първи етап“, казва той. Употребата на микроба не е ограничена само до лабораторията. В промишлеността съдове с генетично модифицирана E. coli действат като живи фабрики, произвеждащи разнообразни продукти - от фармацевтични продукти като инсулин, жизненоважен за регулиране на диабета, до различни химикали, използвани за производство на горива и разтворители.

E. coli е изолирана за първи път през 1885 г. от немския педиатър Теодор Ешерих, който изучавал чревните микроби на кърмачетата. Бързорастяща и лесна за работа, учените започват да я използват за изучаване на основната бактериална биология. Това е довело до ключовата роля на E. coli в много други открития и важни етапи в генетиката и молекулярната биология.

Бактерията е използвана за дешифриране на генетичния код, а през 70-те години на миналия век става първият организъм, генетично модифициран чрез вмъкване на чужда ДНК, полагайки основите на съвременната биотехнология.

Това решава и проблема с производството на инсулин, необходим за диабетиците. Инсулинът от говеда и свине е бил използван за регулация на диабета, но е причинявал алергични реакции при някои пациенти. През 1978 г. обаче е произведен първият синтетичен човешки инсулин с помощта на E. coli, което е огромен пробив. През 1997 г. бактерията става един от първите организми, чийто геном е секвениран изцяло, което го прави по-лесен за разбиране и манипулиране.

"Въпреки че менюто от организми, достъпни за мащабно производство, е малко по-широко, отколкото преди няколко десетилетия – когато E.coli често беше единственият избор – то често все още може да бъде „добър избор“ в зависимост от продукта", казва д-р Синтия Колин, която е старши директор в Ginkgo Bioworks. „Много е икономично; може да се "изпомпва" много от нея“, казва тя, отбелязвайки, че ако бактерията произвежда нещо токсично за клетките, то толерантност може да се изгради.

Пол Йенсен, микробиолог и инженер в Мичиганския университет, изучава бактериите, които живеят в устата на човека. Наскоро той анализира колко недостатъчно са проучени повечето други бактерии в сравнение с E. coli. Неговата гледна точка е, че докато напредваме с все по-обширно инженерство на E. coli, за да прави бактерията все по-забележителни неща, може да има други микроби, които правят тези неща по естествен път – и по-добре – които не са обект на внимание и ние пропускаме да се възползваме от тях, защото не се търсят или изучават.

"Проучванията в депата за отпадъци например може да открият микроби, които са започнали да ядат не само пластмаса, но и всякакви други отпадъци", казва той. "И може да има бактерии, които правят неща – като например производството на цимент или каучук, за които дори не сме си представяли. Само бактериите, които живеят в устата ни, засенчват E. coli по киселинна толерантност", отбелязва той.

„Просто сме толкова задълбочени с E. coli, че не проучваме достатъчно“, казва той.

Има някои алтернативи, върху които хората работят, за да увеличат възможностите – включително Vibrio natriegens (V. nat), която започва да привлича вниманието като потенциален конкурент на E. coli. Бактерията е също така много по-ефективна при приемането на чужда ДНК, казва Бъз Барстоу, биологичен и екологичен инженер в университета Корнел, който е сред разработващите организма, и казва, че способността му в сравнение с E. coli е като „преминаване от кон към кола“.

Фокусът на д-р Барстоу върху V. nat е, че той иска да изпробва микроби, които да се използват за справяне с големи предизвикателства пред устойчивостта – от производството на реактивно гориво от въглероден диоксид и зелена електроенергия до добива на редкоземни метали. „Просто казано, E. coli няма да ни доведе до нито една от тези визии. V. natriegens - може би“, казва той.