Цифровой журнал «Компьютерра» № 60

Мы некоторое время занимались проектом по созданию циклической системы: бактерии рода Rhodobacter наряду с ферментирующими бактериями и водорослями образуют замкнутый цикл, на выходе из которого образуется водород. К сожалению, сейчас этот проект приостановлен.

Отдельная проблема — где содержать эти бактерии и как обеспечить их культуральную среду не на уровне пробирки или колбы, а в промышленных масштабах. Тут в игру вступает технология формирования биоплёнок, по-английски называемых биофильмами. Это большие подложки, на которых живёт бактериальная культура — в планарном исполнении, если угодно, на плоскости. В нужных нам условиях эти бактериальные клетки перестают делиться, но к счастью, это не так уж важно: в биоплёнке такая клетка может жить до четырёх месяцев, не делясь. За эти четыре месяца она должна выработать такое количество водорода, что всё это будет вполне оправданно.

Ещё один пока не решённый вопрос — как улавливать производимый биоводород и как его затем транспортировать. Эта часть проекта пока остаётся у нас в тени, потому что, подчеркну ещё раз, наши усилия пока направлены преимущественно на генные манипуляции, на создание мутантов данных бактерий, у которых производство водорода выведено на максимум.

- Вероятно, один из первых вопросов, который возникнет у обывателей, такой: каких побочных явлений можно ожидать, и насколько эти генно-модифицированные бактерии могут быть, скажем, опасны для человека?

- Эти бактерии совершенно не патогенные, ни в каком виде. Поэтому от того, что вы осуществляете какие-то манипуляции с их геномом, плохо или хорошо может быть им, а больше — никому. Это первый момент.

Второй момент заключается в том, что продукты их жизнедеятельности могут быть весьма разнообразны в зависимости от того, в каких внешних условиях они существуют. Однако выделяемые ими вещества представляют собой нетоксичную органику, не представляющую никакой опасности.

- То есть производство получается предельно чистым само по себе?

- Да. Это один из самых чистых видов биотоплива не только по продуктам сгорания (продукт сгорания водорода — это вода), но и по технологии производства. Отходы — те же, как если бы данные бактерии находились в своей естественной среде. Их колонии можно встретить в знаменитом американском заповеднике — Йеллоустоунском национальном парке, где они живут в горячих источниках и ничего не загрязняют.

Нет отходов ещё и потому, что нет какого-то биотехнологического производства — в отличие от того, что имеет место при производстве других видов биотоплива, например, когда надо использовать какие-то растительные культуры, а на выходе остаются продукты их переработки.

Это же обычная бактериальная клетка, которая и так живёт в огромных количествах в различных уголках Земного шара, но при этом она не вредит ничему, никакой экологии.

- По вашим оценкам, через сколько лет бактериальное производство водорода удастся вывести на промышленный масштаб?

- Всегда хочется быть оптимистом. Мы надеемся, что геномную часть мы доделаем года за два, за три. Сейчас всё, что связано с моделированием, в базовом варианте готово. Вышли публикации, которые показывают, что построенная модель работоспособна, она корректно объясняет существующие экспериментальные данные и одновременно выдаёт предсказания, которые можно проверить.

Пока не до конца просчитаны части, связанные с мутантами и с регуляцией на уровне генома. Тем не менее даже в её нынешнем виде модель можно использовать для предсказания мутантов, оптимальных с точки зрения наработки биоводорода. Что пока совсем не сделано на модельном уровне — это анализ последствий встраивания в геном Rhodobacter новых генов. Такое включение — экспериментальный процесс, но вот описать его последствия на уровне количественного моделирования и компьютерного счёта (чтобы понять, какие гены надо встроить и куда, а также на что и как их встраивание повлияет) — это нам ещё предстоит.

С другой стороны, не дожидаясь наших результатов, не дожидаясь, пока все эти численные, математические вещи сработают, наши коллеги уже вовсю делают мутантов, которые, как я уже сказал, имеют в три раза большую скорость производства водорода по сравнению с диким типом, так что мы движемся параллельно.

Кстати говоря, мы работаем со вполне определённым видом бактерий Rhodobacter, которые, по существующим оценкам, являются лучшим объектом для подобного рода исследований и последующего использования. Родственные виды «работают» хуже, потому что у них чуть-чуть иначе устроен метаболизм, нет отдельных биохимических реакций, так что даже если их «оптимизировать», результат будет далёк от теоретического максимума.