Роб Данн - Не один дома. Естественная история нашего жилища от бактерий до многоножек, тараканов и пауков

Когда я стал размышлять о возможной пользе от пещерных кузнечиков, у меня появилась идея. А что, если адаптация к пещерной жизни у таких животных, как кузнечики или чешуйницы, привела не только к утрате каких-то свойств, но и к приобретению новых? Например, к способности усваивать практически всю энергию, содержащуюся в доступной им пище. Вероятно, в их пищеварительном тракте есть особые бактерии, способные разлагать вещества, не поддающиеся пищеварительным ферментам самих насекомых. Если эта догадка верна, то есть шанс, что эти бактерии найдут применение в промышленности. Если мы обнаружим такие полезные микробы в кишечнике кузнечиков и научимся выращивать их в лаборатории, то, может быть, найдутся компании, заинтересованные в массовом культивировании этих бактерий, чтобы использовать их для утилизации трудноразлагаемых отходов, таких как пластик. А может быть, с помощью микробов эти отходы будут превращаться в энергию. Отдаленная перспектива, но, черт возьми, у меня же есть постоянный контракт!

Для проверки моей гипотезы придется провести перепись микробов, встречающихся у подвальных насекомых. Теоретически можно ожидать встретить у них три группы бактерий. Первая группа состоит из видов, случайно оказывающихся в кишечнике насекомого или на его хитиновом покрове. Эти бактерии не приносят никакой пользы насекомому, которое переносит их с места на место. Когда комнатная муха садится на какую-либо поверхность, ее лапки неизбежно покрываются бактериями. Потом эти случайные попутчики оказываются везде, где приземляется муха, где она касается поверхности, испражняется или отрыгивает [184]. Но эти транзитные пассажиры были нам совершенно неинтересны.

Вторая группа связанных с насекомыми бактерий в ходе эволюции настолько приспособилась к своим хозяевам, что не способна существовать без них [185]. В их небольших геномах остались только гены, необходимые для насекомого-хозяина, как если бы бактерия сама была его частью. Например, муравьи рода Camponotus зависят от присутствия бактерий рода Blochmannia , вырабатывающих витамины, отсутствующие в пище самих муравьев [186]. Эти бактерии, живущие внутри клеток их хозяев — жужелиц, мух или муравьев, сами по себе весьма интересны, но практически бесполезны для целей задуманного нами исследования. Почти невозможно культивировать их в лаборатории и работать с ними.

Нашим объектом должна была стать третья группа бактерий, хотя и адаптированных к жизни в организме насекомого, но сохранивших способность существовать и во внешней среде (например, в лабораторных чашках Петри или в цистернах на фабрике). Из этой группы нас интересовали только виды, способные разлагать высокоустойчивые соединения углерода. Мы предполагали, что это обычные для насекомых бактерии, но известные не везде и не всем, в том числе ученым. Словом, не слишком распространенные, но и не слишком редкие. В самый раз.

Все, что мы должны сделать, это попробовать вырастить бактерии из кишечника пещерных кузнечиков на субстрате из трудноразлагаемых веществ. Люди производят немалое число подобных соединений, многие из которых (такие как пластик) намеренно изготавливаются очень прочными. Это создает большую проблему при их утилизации, вот почему в мировом океане образовались целые острова пластиковых отходов, дрейфующие взад-вперед по волнам. В других случаях вещества-долгожители — просто побочные продукты производства. Если пещерные кузнечики помогут нам справляться с этими загрязняющими веществами, они принесут немалую пользу.

Я получил образование в области общей (а не прикладной) экологии и эволюционной биологии и даже не знал, с чего начинать подобный проект. Мне потребовалась помощь специалиста. Тогда я обратился по электронной почте к Эми Гранден, сотруднице кафедры биологии растений и микроорганизмов, расположенной в соседнем корпусе университета. Эми занимается вопросами промышленного использования микробов, взятых из естественных местообитаний. Одно из ее исследований было посвящено применению микробов, живущих в глубоководных гидротермальных источниках, для обезвреживания веществ, входящих в состав пестицидов и химического оружия [187]. Когда я спросил, есть ли у нее какие-нибудь соображения по поводу нашего эксперимента, Эми ответила: «Ну, мы можем проверить, способны ли бактерии из кишечника пещерных кузнечиков разлагать черный щелок». Украдкой от всех я загуглил, что это такое.