Фермент-пакман ест пластик. И пенициллин тоже Микробы охотно селятся на пластиковом мусоре. Для этой среды даже придумали слово «пластисфера». Но съесть свой «дом» не могут: современные полимеры химически не стыкуются с ферментами, которые есть у бактерий от природы. Биологи из Университета Констанца нашли исключение — и вместе с ним неожиданный побочный эффект. Эксперимент длился год. Кусочки биопластика LCAP закопали на 10 сантиметров в лесной гумус ботанического сада, туда, где разлагаются целлюлоза и растительный полиэфир кутин. Параллельно в лаборатории смешали порошок пластика с той же почвой и следили за углекислым газом: микробы выдыхают CO₂, когда едят, так что газ работал как счётчик съеденного. Итог показательный. Все биопластики — LCAP, PHBV и PCL — разложились полностью примерно за 250–330 дней, целлюлоза — за 80. А обычный полиэтилен высокой плотности (HDPE) микробы за год почти не тронули. Под электронным микроскопом в откопанной плёнке нашлись отверстия точно по размеру и форме бактериальной клетки. Авторы предполагают, что бактерии буквально прогрызают себе путь внутрь. Расшифровав ДНК всего почвенного сообщества, учёные нашли ген, который стал особенно частым только рядом с LCAP. Он кодирует эстеразу: бактерия выводит фермент наружу и пристёгивает к своей поверхности липидным «якорем» — как дрель к поясу. Активный центр у фермента широко распахнут, отсюда и прозвище «пакман». По строению «пакман» похож ещё и на бета-лактамазы — ферменты, которыми бактерии разрезают кольцо пенициллина и становятся к нему устойчивыми. В пробирке он справился с обеими задачами: разобрал полиэфиры на мономеры и расщепил пенициллин. Так что умение есть пластик может быть связано с устойчивостью к антибиотикам — но пока это лишь возможность, на которую указывают лабораторные опыты. Спасать океаны «пакман» не будет: обычные пластики для микробов по-прежнему несъедобны. Зато, по словам соавтора работы Давида Шлехека, бактерии приспосабливаются к полиэфирам быстрее, чем ожидалось. Поэтому ставку стоит делать на биоразлагаемые материалы с «точками разлома». @vselennayaplus

Бактерии со стальным аппетитом Больше ста лет на берегу реки Мононгахила в Питтсбурге варили сталь — эта площадка и помогла городу заслужить славу Стального города. Сейчас 72 гектара бывшей промзоны Hazelwood Green очищены и отданы под науку, а раньше почва здесь была пропитана химией: нефтяные углеводороды, тяжёлые металлы и группа BTEX — бензол, толуол, этилбензол и ксилол. Некоторые из них это известные канцерогены. Для бактерий это был суровый отбор. В грамме почвы живут миллиарды клеток тысяч видов, и для большинства такие вещества — яд. Но микроб с «химической кухней», способной терпеть загрязнитель или даже переваривать его, получает преимущество и размножается. А полезными генами бактерии могут делиться напрямую с соседями, не только с потомством, — будто рецепт выживания передают через забор. Выходит, промышленность невольно поставила гигантский эволюционный эксперимент. Его итоги изучает микробиолог Кэтрин Армбрустер из Университета Карнеги — Меллон. Команда берёт пробы с участков с разной историей загрязнения, в том числе керны — столбики грунта с нетронутыми слоями. Из проб извлекают ДНК и делают метагеномное секвенирование: читают генетический код сразу всех обитателей, не выращивая каждого отдельно. Цель — найти гены, помогающие расщеплять BTEX, и понять, оставило ли загрязнение след в микробных сообществах. Потом догадки проверяют в деле. Бактерий сажают на строгую диету: в питательной среде нет никакого углерода, кроме одного загрязнителя. Выросли — значит, едят его и заодно чистят среду. Тысячи видов разом прогоняет робот-лаборатория университета, а открытая программа BTEXgenie заранее ищет нужные гены в геномах. Сначала — подозреваемые по ДНК, потом — проверка в пробирке, и с каждым кругом прогноз точнее. Зачем всё это? Обычно грунт выкапывают или засыпают чистым: земля становится безопасной, но яд никуда не девается, и за участком, возможно, придётся долго следить. Очистка микробами уже работает при разливах нефти и на очистных сооружениях, но подходит не для любого вещества и места. Местные бактерии, годами привыкавшие именно к этим условиям, — отличные кандидаты. @vselennayaplus

Клетка на электротяге! Наши мышцы устроены как двигатель внутреннего сгорания. Их топливо — АТФ, молекула, которая запасает энергию и при работе буквально «сгорает», как бензин. А одноклеточное Spirostomum ambiguum, по словам биофизика Мэри Элтинг из Университета штата Северная Каролина, скорее похоже на электромобиль. И разгоняется так, что нам и не мечтать. Этот гигант по меркам одноклеточных живёт в воде и плавает с помощью ресничек. Меньше чем за пять миллисекунд он сжимается до четверти своей длины — в сотни раз быстрее, чем мы моргаем. Скорость — около 100 длин тела в секунду, и повторить трюк клетка может почти сразу. Для масштаба: человек ростом 180 см за такое же мгновение стал бы 45-сантиметровым. Человеческие мышечные волокна способны укоротиться примерно так же, но им нужно раз в 10 больше времени. Зачем такая прыть? Возможно, чтобы удирать от хищников или «переговариваться» с другими инфузориями. Мышечных волокон у Spirostomum нет. Под электронным и иммунофлуоресцентным микроскопами учёные нашли вместо них мионемы — волокна из белков центрина и Sfi1, которые связывают кальций. У этой инфузории мионемы сплетены в сеть, похожую на авоську, и обтягивают клетку снаружи. Стоит появиться ионам кальция, как белок Sfi1 теряет жёсткость и слипается, словно комок мокрых спагетти. Сеть резко затягивается, клетка сжимается, а затем пружинит обратно. Форма сети тоже важна. Она позволяет клетке сжиматься равномерно и не повреждать органеллы (клеточные «внутренние органы») даже на такой скорости. Самое интригующее пока не разгадано. Кальций здесь работает как электрический ток, но неясно, что создаёт «напряжение», которое этот ток запускает, и как система «перезаряжается» перед новым сокращением. От реакций, запускаемых кальцием, обычно ожидают одного срабатывания, а Spirostomum повторяет их снова и снова. Именно это команда сейчас и изучает. Ответ может пригодиться инженерам. По словам Элтинг, именно в этих деталях ключ к быстрой искусственной мышце, которой не нужен АТФ. @vselennayaplus

Бактерии, которые умеют «связывать» уран Уран опасен не только радиацией, но и непоседливостью. Пока он заперт в минералах — лежит смирно. Но стоит горным работам или химии среды перевести его в растворимую форму, как он отправляется в путешествие с грунтовыми водами и расползается далеко за пределы старой шахты. Вылавливать его из такой воды, та ещё головная боль. И вот немецкие и испанские учёные нашли неожиданного союзника — микробов, которые и так живут в затопленных урановых рудниках. Взяли воду с настоящей шахты в Рудных горах, где на глубине около 2000 метров кислорода почти нет, и воссоздали эти условия в лаборатории. Бактериям подкинули глицерин, он есть в жирах и образуется, когда грибы разлагают древесину, — в качестве еды. Результат впечатляет: через 130 дней в воде осталось лишь около 5% растворённого урана. Всё остальное микробы упаковали прямо в свои клеточные стенки. Но самое интересное это химия. Обычно уран встречается в валентности 4 или 6, а пятивалентный — редкий гость, он почти всегда быстро распадается. Здесь же его оказалось на удивление много: уран соединился с железом и кислородом в вещество FeU(V)O₄ — настолько новое, что у него ещё нет названия. Впервые его нашли в 2020-м в почве Хорватии, загрязнённой урановыми боеприпасами, и там оно продержалось стабильным больше 25 лет. До реальной очистки воды пока далеко: нужно проверить, как всё поведёт себя вне лаборатории и надолго ли уран останется «связанным». Но направление многообещающее — природа сама подсказывает, как обуздать один из самых токсичных металлов. @vselennayaplus