Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу - Бет Шапиро

суше. Исследователи действительно обнаружили несколько конгломератов относительно крупного мусора – корзин, ведер, рыболовных сетей, кроссовок, конфетных фантиков, зубных щеток, флаконов из-под шампуня, – но в основном мусорный остров состоит из крошечных обломков микропластика, которые напоминают крупно смолотый перец, плавающий в гигантской тарелке океанского супа.

Кроме того, Великий тихоокеанский мусорный остров – не единственное пятно мусора в океане, а просто самое известное. Там, где кольцевые океанские течения подхватывают плавающий мусор, накопилось уже пять океанских мусорных островов – два в Тихом океане, один в Индийском и два в Атлантическом.

Но и мусорными пятнами такие острова называть не совсем корректно: строго говоря, никакие это не пятна. У них нет четких границ – границы постоянно меняются. От пятен отрываются куски, и их уносят течения, а иногда часть мусора тонет и оседает на океанском дне. Сами пятна движутся под воздействием ветров и течений и вторгаются на территории морских сообществ, когда приближаются и отступают от берегов континентов.

Океанские мусорные пятна не просто противные, но еще и вредные. Морские млекопитающие, крупные рыбы и черепахи застревают в путанице старых рыболовных сетей и прочего хлама – это явление прозвали «фантомный промысел». Птицы принимают мелкие шарики пластика и пенопласта за икринки, кормят ими птенцов – и те погибают от голода или внутренних повреждений. Химикаты, впитанные пластиком (почти все остальные материалы рано или поздно разлагаются, поэтому тамошний мусор – это в основном пластик), поглощаются океанской флорой и фауной и передаются по пищевой цепочке вплоть до нас с вами – и это имеет непредсказуемые последствия и для их здоровья, и для нашего. А когда ухудшается здоровье всей морской экосистемы, задыхающейся от пластика, страдают самые разные отрасли человеческой деятельности – от туризма и рыболовства до транспортировки грузов.

Загрязнение пластиком не рассосется само собой. Бактерии не едят пластик – в отличие от пищевых отходов, древесины и лоскутков хлопка, – поэтому пластик не биоразлагаем. Удивляться тут нечему, поскольку пластик не существовал, пока его не изготовил человек, а следовательно, естественный отбор стал требовать от бактерий умения расщеплять пластик лишь совсем недавно. Зато пластик фоторазлагаем – ультрафиолетовые лучи разрушают связи между мономерами в длинных цепочках полимеров. Сколько времени на это уйдет, зависит от того, где в конце концов окажется пластик. На мусорной свалке (или глубоко под толщей воды), погребенный под многометровым слоем другого мусора (или воды), пластик почти не подвергается действию ультрафиолета и распадается медленно – на это может уйти больше 400 лет. Когда пластик плавает на поверхности океана или прямо под ней, он распадается быстрее, но именно распадается, а не растворяется или исчезает, – и в конце концов превращается в микропластиковый суп, из которого в основном и состоят океанские мусорные пятна. Тем временем люди продолжают сбрасывать в мировой океан около восьми миллионов тонн пластика ежегодно. А зависимость от пластика для хранения, упаковки, изготовления одежды и другой продукции продолжает расти.

Недавно инженеры-химики начали работать с синтетическими полимерами, чтобы создать частично или даже полностью биоразлагаемый пластик. Например, если добавить во время синтеза полимеров крахмал, то получится отчасти биоразлагаемый пластик. Однако крахмал не только способствует микробному разложению, но и влияет на свойства конечного продукта и может ускорять распад на микропластик. Растительные пластики, в состав которых входит, скажем, кукурузный крахмал, уже начинают применяться для определенных целей, например, для одноразовых вилок, одноразовых стаканчиков (для холодных напитков: температура плавления такого пластика относительно низкая), одноразовых упаковочных изделий. Часто говорят, будто растительный пластик можно пускать на удобрения и даже есть. Однако его химический состав похож на состав нефтяного пластика, так что подобные заявления – в лучшем случае некоторое преувеличение, а в худшем – откровенная ложь. Некоторые виды растительного пластика действительно биоразлагаемы в промышленных компостных установках, но зато они прекрасно сохраняются в бытовых мусорных контейнерах и на свалках – не хуже нефтяного пластика. И еще одно: растительный пластик нельзя перерабатывать вместе с нефтяным на вторсырье. Если к нефтяному пластику при переработке случайно примешается растительный, вся партия будет испорчена и сделать из нее вторсырье не удастся.

Перспективной альтернативой и нефтяному, и растительному пластику может стать недавно открытый класс пластиков под названием полигидроксиалканоаты (ПГА). ПГА вырабатываются естественным образом у некоторых бактерий – для них это механизм запасания энергии при недостатке ресурсов. Можно заставить эти бактерии вырабатывать большое количество ПГА в промышленных условиях – для этого им надо ограничить доступ к одним питательным веществам, а другими обеспечить в переизбытке. В отличие от нефтяного и растительного пластика, ПГА биологически разлагаются и в бытовых мусорных контейнерах, и на свалках, и даже в океане. Кроме того, у ПГА шире диапазон возможностей для применения: на сегодня ученые открыли более 150 разных ПГА, которые микробы вырабатывают из сырья вроде сахаров, крахмала и масел. Эти ПГА можно использовать отдельно, а можно смешивать с другими материалами, создавая биоразлагаемые пластики большей прочности, пластичности, водо- и жаростойкости.

Хотя промышленное производство ПГА в мире пока невелико, биотехнологические фирмы разрабатывают ПГА-полимеры, чтобы в дальнейшем заменить многие небиораз-лагаемые пластические материалы, которые неизбежно оказываются в окружающей среде. На основе ПГА уже делают капсулы для сельскохозяйственных удобрений пролонгированного действия, микрошарики для косметических скрабов, микропластик, повышающий защитные свойства кремов от солнца, упаковку для овощей и фруктов, а также одноразовую посуду и приборы для сетей фаст-фуда. Самый крупный рынок ПГА на сегодня – мульчирующая пленка, пластиковый барьер, который фермеры расстилают поверх обработанной земли, чтобы защитить посевы от сорняков. В конце сезона мульчирующую пленку запахивают в землю, где она распадается на микропластик, сохраняющийся сотни лет. А мульчирующая пленка из ПГА просто разложится.

Микробная продукция ПГА открывает новые перспективы и перед синтетической биологией. Сегодня бактерии производят ПГА в промышленных масштабах, перерабатывая в ходе метаболизма сахара и растительные масла. И чем больше ученые узнают о факторах, регулирующих и ограничивающих эти микробные метаболические пути, тем больших успехов добьется наука в создании генно-инженерных бактерий, которые станут вырабатывать ПГА из других исходных материалов. Такие микробы, например, будут делать биопластик из сусла, оставшегося после варки пива, или из кофейной гущи, или из состриженной листвы и скошенной травы. А может быть, их удастся научить расчищать разливы нефти и ядовитых химикатов либо разлагать нефтяной пластик.

Что касается надежд на будущее, то я почти не сомневаюсь, что когда-нибудь появятся генно-инженерные микробы, которые наловчатся не просто изготавливать продукты, поддерживающие наш образ жизни, но и расчищать планету от мусора. Рано или поздно решение непременно найдется. Недавно ученые открыли микробы,