В недавно вышедшей книге утверждается, что новые микробные технологии могут не только улучшить здоровье планеты и сохранить биоразнообразие, но и стать краеугольным камнем процветающей экономики.
Наш мир складывается из вещей, которые мы не можем увидеть, - от бактерий и парниковых газов до искусственного интеллекта. И все же люди склонны строить свое мировоззрение вокруг того, что можно увидеть, и вокруг человека. В книге «Мышление маленькое и большое» писатель Питер Форбс доходчиво объясняет этот парадокс, утверждая, что наш «сапиоцентризм» может помешать нам осознать основополагающее значение микроорганизмов.
Его масштабное повествование связывает молекулярное зарождение жизни с экзистенциальными планетарными кризисами, с которыми сегодня сталкивается человечество. Микробы, утверждает автор, являются ключом к восстановлению нашего мира и к обеспечению нашего выживания в эпоху экологического коллапса. Вначале Форбс отдает дань уважения классической книге «Охотники за микробами» 1926 года, в которой микробиолог Поль де Крюйф прославляет первых пионеров бактериологии, таких, как Луи Пастер и Пауль Эрлих, нашедших способы уничтожения патогенных микроорганизмов. Хотя в то время эта книга была революционной, отмечает Форбс, она помогла укоренить представление о микробах как о синонимах заболеваний. Это неудачное представление могло помешать исследованиям в области микроорганизмов и затруднить процесс принятия нормативных актов в отношении микробных технологий.
Далее автор переворачивает «Охотников за микробами» с ног на голову, представляя микроскопические организмы как древних союзников. Например, когда древние микробы насытили планету кислородом благодаря фотосинтезу, они создали атмосферу, в которой могла развиваться аэробная жизнь. Эти крошечные формы жизни управляют биогеохимическими циклами планеты, такими как круговорот углерода и азота, которые поддерживают стабильность климата и продуктивность экосистем. Они также являются ключевыми компонентами наших собственных тел и биологии. Сложные организмы, включая людей, полагаются на микробов, которые живут в нашем кишечнике, на коже и в других частях тела, вырабатывая ключевые питательные вещества и защищая нас от болезней.
Форбс также рассказывает об ученых, которые открыли, как микробы помогли сформировать Землю. Микробиолог Линн Маргулис, например, произвела революцию в понимании исследователями происхождения сложной жизни. В 1967 году она предположила, что митохондрии и хлоропласты - центры производства энергии в клетках животных и растений - произошли от бактерий, что указывает на то, что сложная жизнь возникла в результате древнего симбиотического партнерства.
Автор подчеркивает, что такие насущные проблемы, как утрата биоразнообразия, загрязнение окружающей среды и изменение климата, вызваны не только выбросами парниковых газов, но и нарушением микробного баланса. Например, потепление океана нарушает симбиоз между кораллами и фотосинтезирующими водорослями, которые обеспечивают кораллы большей частью энергии. В результате происходит массовое отмирание кораллов, что ставит под угрозу целые экосистемы рифов. Эта проблема находит все больше откликов среди ученых. Но микробные технологии могут предложить выход из климатической и экологической катастрофы, утверждает автор.
Включение бактерий в сельскохозяйственные процессы может сократить зависимость от применения экологически вредных методов. Фото: Wakil Kohsar/AFP/Getty
Например, микробы могут создавать небольшие электрические токи для преобразования углекислого газа в биотопливо, которое может стать источником возобновляемой энергии. А некоторые страны снижают свою зависимость от синтетических удобрений, производство которых требует больших затрат энергии и способствует выбросам парниковых газов, а также загрязнению почвы и воды, путем включения бактерий в сельскохозяйственные процессы. Например, азотфиксирующие бактерии преобразуют инертный атмосферный азот в полезные вещества, необходимые для роста растений.
В будущем достижения генной инженерии могут даже позволить зерновым культурам навсегда «овладеть» этими бактериальными способностями, позволяя растениям автономно преобразовывать атмосферный азот в формы, необходимые для их собственного роста. Сложные молекулярные системы на основе белков, лежащие в основе репликации ДНК, фотосинтеза и фиксации азота, которые автор называет микробными наномашинами, являются нашим секретным оружием для создания будущих обществ, которые будут экологически и экономически устойчивыми.
Хотя некоторые из этих технологий могут показаться фантастическими, Форбс напоминает нам, что их биологические принципы давно известны. Например, фермент нитрогеназа, необходимый для фиксации азота, используется бактериями уже миллиарды лет. Адаптируя микробные инструменты для экологически устойчивого сельского хозяйства, ученые не изобретают их с нуля, а «заимствуют древние решения у первобытных инженеров жизни».
Такие инновации не только совместимы с экономическим ростом, подчеркивает Форбс, но и являются его мощной движущей силой. Экологически безопасные технологии, основанные на микробиологии, могут повысить производительность, создать новые отрасли промышленности и открыть рынки, где экологические цели сочетаются с финансовыми возможностями. Успехи прошлого, от сельского хозяйства до биофармацевтики, демонстрируют этот потенциал. Например, в одном из исследований было подсчитано, что совместное культивирование соевых бобов с азотофиксирующими бактериями вместо использования синтетических удобрений позволило фермерам в Бразилии сэкономить более 15 миллиардов долларов США за один сезон, сократив при этом выбросы парниковых газов.
Автор признает острую необходимость преодоления политических барьеров на пути распространения этих новых технологий. Антинаучные взгляды и инертность корпораций увековечивают экологически вредные практики, такие как использование сельскохозяйственных химикатов, которые можно легко заменить. Форбс особенно убедительно показывает, насколько важно общественное мнение: разработка и внедрение микробных решений зависит от изменения политики, которая, в свою очередь, зависит от того, насколько люди воспринимают микробов как союзников, а не как врагов. Академические сообщества микробиологов уже пытаются донести эту мысль, подчеркивая, что микробные технологии очень выгодны, легкодоступны и способны обеспечить высокоэффективные решения - однако их часто игнорируют.
Постоянно повторяется мысль о трудностях восприятия того, что мы можем воспринять глазами. Люди, утверждает Форбс, эволюционировали для того, чтобы иметь представление о среднем масштабе: деревьях и реках, а не об атомах и экосистемах. Сапиоцентризм, отмечает он, - это «видовой эквивалент предположения ребенка о том, что весь мир состоит только из него». Аналогия одновременно уничижительная и точная. Тем не менее, эта мысль - как и его восхваление микробных наномашин - местами используется слишком часто.
Тем не менее, интеллектуальный диапазон книги впечатляет. Автор анализирует обширную междисциплинарную литературу, от геологии и эволюционной биологии до синтетической биологии и космической науки, в доступном стиле, не слишком упрощая основные понятия. Для читателей, не знакомых с микробной экологией, эта книга будет поучительной. Для ученых она предлагает объединяющее повествование, которое связывает разрозненные области.
Форбс не демонстрирует наивного оптимизма. Он напоминает читателям, что микробы пережили планетарные потрясения задолго до появления людей и, скорее всего, сохранятся еще долго после нашего исчезновения. Вопрос в том, смогут ли люди эволюционировать - этически и экономически - чтобы жить в разумном (пусть и эгоистичном) симбиозе с Землей, а не как планетарные паразиты. Время на исходе.
