The Voyage of Sorcerer II

Микробы, в первую очередь бактерии, выделяют жизненно важные химические вещества и, в некоторых случаях, выполняют такие задачи, как преобразование солнечного света в энергию и кислород. Они являются агентами гниения и разложения, поскольку пожирают и расщепляют все, что умирает, а также агентами возрождения, поскольку перерабатывают сырье для жизни, получаемое из трупов мух, одуванчиков, амёб и людей. "Микробы перерабатывают все", - говорит Джек Гилберт, профессор и микробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Океанографического института Скриппса. Без них мы бы стояли по колено в собственных избыточных выделениях, по уши в апельсиновых корках и сосновой коре". Все, что является отходами или умерло, должно быть переработано в основные химические вещества жизни - углерод, азот и так далее, и микробы выполняют большую часть этой переработки".

По мере того как ученые узнают все больше об этих клеточных фабриках и их генах, они также находят новые потенциальные источники биоэнергетики, фармацевтики, а также более чистых и безопасных промышленных химикатов. Бактерии, как естественные, так и биоинженерные, играют ключевую роль в производстве таких продуктов, как антибиотики, витамины, ферменты, растворители, напитки, продукты питания и многое другое. Ученые также используют природные и биоманипулированные версии бактерий для создания альтернативных источников энергии, таких как водородное топливо и эт-анол из целлюлозы. Фотосинтезирующие бактерии в океане играют ключевую роль в борьбе с изменением климата, поскольку, подобно деревьям, они поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород.

Малоизвестный поворот к "неудобной правде" бывшего вице-президента США Эла Гора о том, что деятельность человека привела к увеличению накопления углерода в атмосфере. Поток углерода и других загрязняющих веществ в окружающую среду также изменяет баланс микроорганизмов на планете Земля. Избыток углерода грозит нарушить океаническую систему, поддерживающую фитопланктон, который поглощает углекислый газ и производит до 80 процентов кислорода на Земле. Увеличение количества углерода также означает рост числа микробов, живущих в так называемых мертвых зонах: участках воды с пониженным содержанием кислорода, часто залитых азотом, калием и фосфором из удобрений, которые смываются с сельскохозяйственных культур и газонов. Например, в Мексиканском заливе мертвая зона простирается на шесть тысяч квадратных миль к югу от устья реки Миссисипи. Другая, в Оманском заливе у входа в Персидский залив, в десять раз больше - 63 700 квадратных миль. В худшем случае мертвые зоны вообще не поддерживают рыбу и другие макроорганизмы, дышащие кислородом; в худшем - вызывают аномалии, такие как замедление или прекращение роста креветок. Таким образом, деятельность человека подрывает работу тех пяти миллионов триллионов триллионов одноклеточных, которые помогают поддерживать здоровье глобальной экосистемы, поддерживающей жизнь, какой мы ее знаем.

 

Микробы приспособятся и выживут, как они делали это на протяжении трех с половиной миллиардов лет существования Земли, включая ранние годы, когда атмосфера содержала гораздо больше углерода, чем сегодня. Но маловероятно, что люди смогут так быстро адаптироваться.

Когда в 2003 году началось научное путешествие "Колдуна II", микробиологи культивировали менее двух процентов бактерий, которые, как считалось в то время, существуют в природе, включая те, что обитают в океанах и водных путях Земли. До того как секвенирование дробовика позволило ученым идентифицировать бактерии по их ДНК, микробиологи использовали культивирование, чтобы выкормить и вырастить бактерию в чашке Петри, чтобы получить достаточное количество реплицированных клеток для ее идентификации.

Понять и обнаружить больше из тех 98 с лишним процентов бактерий, которые никогда не культивировались, было целью ученых, находившихся на борту Sorcerer II во время его различных путешествий с 2003 по 2018 год. Эта цель стала возможной благодаря заморской идее Крейга использовать генетическое секвенирование в глобальном масштабе, чтобы выйти на большой уровень в исследовании мира очень маленьких. По пути они собирали микробы в таких отдаленных местах, как Галапагосские острова, Панамский канал, Тасмания, Национальный парк Глейшер-Бей, Балтийское море и море Кортеса, а также за пределами корабля - в заболоченных прудах, Антарктиде, глубоких шахтах, Амазонке, вулканических жерлах и атмосфере над Нью-Йорком.

Экспедиции продолжались до 2018 года, и общий улов обнаруженных генов превысил сто миллионов. (Сравните с человеком, у которого около двадцати тысяч генов). Крейг и его коллеги собрали миллиарды пар оснований - пар аденина (А) с тимином (Т) и цитозина (С) с гуанином (G), которые скреплены между собой, как перекладины на лестнице, из которых состоят нити двойной спирали ДНК, в публичных базах данных, таких как GenBank, поддерживаемый Национальным центром биотехнологической информации, и CAMERA, финансируемая Фондом Гордона Мура.