Шить джинсы и очищать воду: ученые заставили микробы работать на людей

Меню для каждого из нас составляют бактерии, заявили американские исследователи. По словам ученых, что и когда есть – за человека решают микробы. К тому же оказалось, что кишечные бактерии руководят не только желудком, но и мозгом. 

Могут ли микроорганизмы выбирать еду за людей? Как бактерии шьют джинсы британцам? И могут ли микробы выжить на Марсе? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Могут ли микробы выбирать за нас еду

"Кишечные микробы вырабатывают аминокислоту триптофан – предшественник гормона удовольствия. Попадая в мозг, он перерождается в серотонин и регулирует ощущение сытости после еды", – говорит биолог Корнельского университета Лора Харрингтон.

30 подопытных получили от ученых разные коктейли микроорганизмов. Оказалось, что кишечные бактерии посылали сигналы в мозг, когда сами хотели есть. А так как набор микробов был разным, то и выбор блюд отличался.

Вот только эксперимент проводили не на людях, а на мышах. Поэтому не спешите винить в ночном бутерброде исключительно бактерии. Тем более, что они могут быть полезны в самых неожиданных сферах жизни.

Бактерии-минеры

Американская система разминирования MICLIC работает так. Полиэтиленовый шланг длиной сто метров начиняют пластичной взрывчаткой и забрасывают на минное поле. Смесь с гексогеном детонирует и расчищает участок. Получается громко, пыльно и не всегда безопасно. Куда эффективнее с боеприпасами справляются микробы – они пожирают железо без единого взрыва.

Технологию разработали в Севастопольском университете. Маленькие бактерии вскрывают боеприпас, а затем перерабатывают взрывчатое вещество.

"Боеприпасы разделаны с помощью микроорганизмов. Если взглянуть, вот рез, который сделан бактериями. А это рез, сделанный углошлифовальной машинкой, в простонародье болгаркой", – отметил директор Центра коллективного пользования СЕВГУ "Перспективные технологии и материалы", кандидат технических наук Владимир Гавриш.  

Крымские ученые поместили боеприпас в резервуар со специальными бактериями. Микроорганизмы напали на снаряд и начали выщелачивать металл, то есть разъедать его. Прожорливые микробы оставили от сплавов только никель и кобальт. Из них ученые потом создали нанопорошок: заменитель пластика и будущий композит для беспилотников, самолетов и даже кораблей.

"Используются различные микроорганизмы. Допустим, для металлов мы используем ассоциацию микроорганизмов Теобациллосфероксидамус с определенными добавками других микроорганизмов, которые являются нашим ноу хау. Они способны подорвать снаряд или инициировать взрывчатые вещества под слоем жидкости, отделить металл от взрывчатых веществ", – отметил эксперт.

Само вещество, взрывчатку, компостируют и получают из него удобрение – порохом от гранаты можно удобрять помидоры. Несмотря на свою агрессивность, микробы абсолютно безопасны для человека. Более того, они еще и полезны.

Как микробы шьют джинсы британцам

Одному комбайну нужно убрать 13 квадратных метров поля, чтобы вы купили себе одну пару джинсов. Еще семь тысяч литров воды уходит на полив хлопка, обработку волокон и несколько циклов стирки. Ради эффекта потертости джинсы стирают с хромом, ртутью, медью – а в атмосферу выбрасывается 13 килограммов углекислого газа. И все лишь от пары брюк.

Как остановить джинсовых убийц планеты, придумали в Лондонской лаборатории. Ученые вырастили с помощью бактерий биоткань.

"Мы берем ненужное сырье, например, сахар из фруктовых отходов. Бактерии растут на этом сахаре и естественным образом производят наноцеллюлозу. Организмы настолько маленькие, что когда прилипают друг к другу, создают крепкие связи. И материал получается в виде тонкой биопленки, но при этом прочнее стали в восемь раз", – отметила основательница компании по производству экологичной одежды Джен Кин.

Нет, англичане не предлагают носить броню вместо хлопковых футболок. Биоткань похожа на шелковый нейлон, из которой можно сшить даже кроссовки. Для этого каркас будущей обуви опускают в раствор с бактериями, и они начинают ткать. Остается только догадываться, сколько уйдет времени на пошив одного ботинка. Но ученые-оптимисты надеются, в будущем бактериальный текстиль станет полноценной заменой не только джинсовой ткани, но и натуральной коже.

Бактерии на службе у шведской водоочистки

Ультрафиолет, фильтры и хлор – то, чем мы привыкли очищать воду. В 2020 году в шведском Варберге из этой цепочки исключили третий элемент. Воду в дома жителей стали подавать нехлорированной. На третий месяц исследователи обнаружили, что живительную влагу из-под крана можно пить. А очистили воду бактерии-хищники.

"Когда хлор исчез, некоторые виды бактерий голодали, в то время как другие росли и процветали. Увеличилась колония хищных бактерий бделловибрионов. Этот вид поедает других бактерий и даже тех, которые устойчивы к антибиотикам. Для человека хищники безвредны и не трогают полезных для нашего организма микробов. После такой очистки водопроводную воду можно пить", – говорит профессор отдела инженерии водных ресурсов Лундского университета Ронни Берндтссон.

Как микробы добывают воду из камней

Исследователи из Калифорнии выяснили, что определенные микроорганизмы умеют извлекать влагу из камней. Такие живут в самом засушливом месте на планете, пустыне Атакаме. Исследователи откололи образцы гипса в пустыне и увидели на нем зеленеющие участки. Метка означала, что на камне обитают организмы эндолиты, в том числе цианобактерии.

"Микробы оказались в стрессовых условиях. И у них не было другого выбора, как начать добывать влагу из гипса. Эндолиты старательно синтезировали и выделяли органические кислоты, которые растворяли гипс. Когда структура разрушилась, освободились молекулы воды. А 20% от массы камня, это именно Н2О", – рассказал профессор материаловедения и инженерии Калифорнийского университета Дэвид Кисайлус.

Могут ли бактерии выжить на Марсе

Почва Атакамы очень похожа на марсианскую. А раз цианобактерии добыли воду в земной пустыне, значит существует шанс, что они сделают это и на Марсе. Более того, они помогут нам и дышать на Красной планете. Причем полной грудью и без скафандров.

Над этим уже работают немецкие исследователи. Они создали биореактор, в который поместили цианобактерии анабены, что входят в состав планктона. В течение десяти дней микроорганизмы росли в смеси из 96% азота и 4% углекислого газа. При этом давление в биореакторе было в десять раз ниже, чем на Земле.

"И состав воздушной смеси, и давление были приближены к марсианским условиям. Цианобактерии выжили, более того, они росли так же хорошо, как и в стандартной обстановке. Поглощали азот и углекислый газ, использовали воду и питательные вещества из имитатора марсианского реголита", – сказал астробиолог Центра прикладных космических технологий и микрогравитации Бременского университета Сиприен Версо.

Если цианобактерии смогут существовать исключительно на ресурсах Марса, человечество сможет вполне вольготно там жить. Осталось только дождаться, когда колонии микробов долетят до красного соседа. Добудут нам кислород, воду и бонусом сошьют марсианский костюм.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.