500-летний научный эксперимент и другие долгосрочные опыты

Однажды астробиолог Чарльз Кокел из Эдинбургского университета в Шотландии (Великобритания) оставил в лаборатории чашку Петри с цианобактериями Chroococcidiopsis и позабыл о ней на десять лет. Когда же вспомнил и приоткрыл крышку, то увидел вполне себе живых, возмужавших микробов, которые с укором поглядывали на ученого из сохлого агарового сумрака. Другие ученые когда-то вырастили 118-летние бактерии из телячьих консервов, которые брал с собой в Арктику в 1820-х годах Уильям Парри. Споры бацилл выживали 25–40 млн лет в брюшке древней пчелы из доминиканского янтаря и 250 млн лет в кристалликах соли из Нью-Мексико (США). Они вообще, что ли, бессмертные?

Дубовые ящики со склянками из 500-летнего микробиологического эксперимента. Для поддержания исторического интереса туда же вложены фотографии лаборатории и ученых, начавших опыт.

В миллионолетних бактериях нет абсолютной уверенности – это могли быть пронырливые микробы, сумевшие «загрязнить» образцы, несмотря на все меры предосторожности при изучении тех артефактов. Прежде чем замахиваться на миллионы лет, хотелось бы достоверно знать, способны ли бактерии выжить хотя бы несколько столетий. В июле 2014 года Кокел вместе с коллегами из Германии и США организовал эксперимент, до окончания которого не доживут ни сами ученые, ни их внуки, да что уж там, никто может не дожить, кроме бактерий. Срок эксперимента – 500 лет! Все-таки теплится мизерная надежда на то, что человечество не вымрет в течение этого времени, а наука не потонет в глобальном мракобесии.

Восемь сотен скляночек с высушенными вегетативными клетками Chroococcidiopsis и спорами сенных палочек Bacillus subtilis были герметично запечатаны пламенем, часть из них защищена свинцом от фоновой радиации, способной повредить ДНК, – так ученые собираются выяснить ее возможное влияние на жизнеспособность микробов. В целях дублирования эксперимента скляночки распределены по четыре сотни в два дубовых ящика, которые хранятся в Эдинбургском университете и Музее естествознания Лондона. Каждые два года в течение первых 24 лет, а затем каждые 25 лет ученые будут вскрывать по несколько склянок из каждого ящика, плескать водички на спящих бактерий и пытаться выращивать свежие бодрые колонии. Результаты первой четырехлетки были опубликованы в декабре прошлого года: бактерии в порядке, вполне жизнеспособны.

Все инструкции для продолжателей исследования в будущем записаны на USB-флешке и продублированы на бумаге – пока так. Все прекрасно понимают, что цифровые технологии развиваются стремительно, а бумага желтеет и рассыпается еще быстрее. Можно было бы высечь инструкции на металлической пластине, но она может расплавиться через сто лет от глобального потепления. Авторы эксперимента рассчитывают, что их последователи на каждом четвертьвековом рубеже будут копировать инструкции на адекватные времени носители, при необходимости внося в них лингвистические правки, чтобы смысл написанного оставался понятным даже в мире победивших иероглифов.

Пятисотлетний эксперимент с бактериями встает в один ряд с другими долгосрочными опытами. Самый известный из них – опыт с капающим битумом в Квислендском университете (Австралия), начатый физиком Томасом Парнеллом в 1927 году. За почти сотню лет накапало всего девять капель – и никто ни разу не застал их естественного отделения от битума в воронке. Так, шестая капля в 1979 году упала в выходной день. Седьмую в 1988 году тогдашний хранитель эксперимента попросту упустил, отлучившись за напитком. Восьмую каплю пытались снимать веб-камерой, но момент падения в ноябре 2000 года в кадр не попал из-за технических неполадок. Соприкосновение девятой капли с восьмой в апреле 2014 года заснять удалось (видео выше), но после этого она немного подалась обратно вверх – и этот момент нынешний хранитель посчитал самым подходящим, чтобы заменить стакан с предыдущими каплями на пустой, дав простор для капель будущих. Но когда он приподнял защитный колпак, деревянное основание поколебалось и девятая капля невзначай отделилась от материнского битума.

Впрочем, естественное падение капли битума впервые попало на камеру еще в июле 2013 года в похожем эксперименте в Тринити-колледже Дублина (Ирландия), начатом в 1944 году неизвестным коллегой будущего нобелевского лауреата по физике Эрнеста Уолтона (видео ниже). Не так давно обнаружился еще один «капающий» битум в Аберистуитском университете в Уэльсе (Великобритания), он на 13 лет старше квинслендского (эксперимент начат в 1914 году), но за все это время не произвел на свет ни единой капли в силу своей большей вязкости или меньшей температуры окружающего воздуха – и ждать появления «первенца» из воронки не меньше тысячи лет.

Ботаник Уильям Бил в 1879 году закопал на территории кампуса Университета штата Мичиган (США) 20 бутылочек с 50 семенами двух десятков видов растений в каждой, и раз в 20 лет одну из них откапывают и проверяют жизнеспособность семян. В последний раз бутылочку откопали в 2000 году, тогда всходы дали два вида растений – мальва приземистая (Malva rotundifolia) и коровяк тараканий (Verbascum blattaria). В следующем году откопают еще одну. Последнюю бутылочку вскроют в 2100 году – тогда-то и завершится самый долгий научный эксперимент в ботанике.

В том же университете с февраля 1988 года проводится эксперимент с кишечной палочкой (E. coli): микробиолог Ричард Ленски наблюдает за тем, как бактерии накапливают мутации и эволюционируют на протяжении тысяч поколений. Если точнее, отработано уже 70 500 поколений палочек. Поначалу Ленски полагал, что опыт продлится несколько лет, и однажды он всерьез подумывал его прекратить. «Но всякий раз при упоминании такой возможности люди говорили: ты что, нельзя, – вспоминает он. – Это заставило меня понять, что люди ценят эксперимент за его длительность и потенциал для сюрпризов». И в 2003 году было сделано действительно удивительное открытие: E. coli внезапно развили способность питаться цитратом – удалось даже восстановить последовательность причинных мутаций, благо в лаборатории сохранялись замороженные образцы каждого пятисотого поколения.

Каждый день в лаборатории Ленски один из его сотрудников переносит кишечных палочек в новую колбочку, используя такие же посудинки и такую же питательную среду, что и 30 лет назад. Что меняется, так это технологии анализа микробов: сегодня ученые секвенируют уже целые геномы E. coli. Эволюция бактерий и технологий будет продолжаться и дальше быстрыми темпами, но чистоту оригинального эксперимента необходимо соблюдать, и Ленски уже нашел себе преемника, который будет за этим следить после его ухода на пенсию в 66 лет. «Конечно, я предполагаю, что наука будет похожа на то, что мы имеем сегодня: по-прежнему будут существовать университеты, профессоры с лабораториями и тому подобное», – грезит Ленски.

В Новосибирском Академгородке лисиц вот уже 60 лет подвергают искусственному отбору: Дмитрий Беляев и Людмила Трут начали эксперимент в 1959 году.

Долгосрочные эксперименты требуют дальновидного финансового планирования. Ленски, к примеру, ищет богатого спонсора на будущее – в настоящем его финансирует государство, но это не очень надежный источник в условиях снижения общественного запроса на науку. Для 500-летнего эксперимента, напротив, не нужно больших вложений – достаточно деньжат на зарплату одного специалиста, который будет посвящать свое время бактериям раз в 25 лет. Зато для него нужна память людей, которые ценят науку как поиск, науку как труд, и очень много оптимизма – особенно тому специалисту, который надеется дожить и работать до 2514 года.


Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: PLoS ONE (Ulrich et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем только рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Дрозофилы тьмы (еще один длительный эксперимент)
В костях динозавра обнаружены живые бактерии
Микробиомная гипотеза имени Анны Карениной


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение