В 2014 году микробиологи начали исследование, которое, как они надеются, будет продолжаться еще долго после их смерти.
Автор: Сара Чжан
В 2514 году какой-нибудь будущий ученый прибудет в Эдинбургский университет (при условии, что университет все еще продолжит существовать), откроет деревянную коробку (при условии, что коробка не потеряется) и разобьет набор стеклянных пузырьков, чтобы изучить 500-летние бактерии внутри. Все это предполагает, что весь эксперимент не будет забыт, инструкции не будут искажены, и наука — или какая-то ее версия — все еще продолжит существовать в 2514 году.
К тому времени ученые, придумавшие этот 500-летний эксперимент, — Чарльз Кокелл из Эдинбургского университета и его сотрудники из Германии и США — будут уже давно мертвы. Они никогда не узнают ответы на вопросы, которые заинтриговали их еще в 2014 году, о долговечности бактерий. Однажды Кокелл на 10 лет забыл о высушенной чашке Петри бактерий Chroococcidiopsis, но обнаружил, что клетки все еще жизнеспособны. Ученые восстановили бактерии из 118-летних консервных банок с мясом и, что более противоречиво, из янтаря и кристаллов соли, которым миллионы лет.
Все это свидетельствует, по словам Ральфа Меллера, микробиолога из Немецкого аэрокосмического центра и сотрудника эксперимента, что «жизнь на нашей планете не ограничена человеческими стандартами». Понимание того, что это значит, требует работы, которая выходит далеко за рамки человеческой жизни.
Физически, 500-летний эксперимент состоит из 800 простых стеклянных флаконов, содержащих либо бактерии Chroococcidiopsis, либо другую бактерию, Bacillus subtilis. Стеклянные флаконы герметично запечатаны. Половина экранирована свинцом, чтобы защитить их от излучения радона или космических лучей, которые могут вызвать повреждение ДНК. (Двойной набор флаконов хранится в Музее естественной истории в Лондоне как резервная копия). Каждые два года в течение первых 24 лет, а затем каждые четверть века в течение следующих 475 лет ученые должны будут проверять высушенные бактерии на жизнеспособность и повреждение ДНК. Первый набор данных из эксперимента был опубликован в прошлом месяце.
Открытие флаконов, добавление воды и подсчет колоний, которые растут из регидратированных бактерий – лёгкая задача. Самое сложное — обеспечить, чтобы кто-то продолжал делать это по графику в будущем. Команда оставила USB-флешку с инструкциями, которые, как понимает Мёллер, далеко не адекватны, учитывая, как быстро цифровые технологии устаревают. Они также оставили бумажную копию. «Но подумайте о 500-летней бумаге, — говорит он, — ведь она пожелтеет и рассыпется. Должны ли мы вырезать это в камне? Или на металлической пластине?» Но что, если кто-то, кто не может прочитать письмо, придет и решит взять металлическую пластину в качестве прохладной, блестящей реликвии, как это делали когда-то грабители древних гробниц?
Вероятно, 500 лет спустя ни одна стратегия не окажется полностью надежной. Поэтому команда просит, чтобы исследователи в каждый 25-летний период времени обновляли инструкции, дабы они оставались лингвистически и технологически актуальными.
Меллер и его коллеги являются одними из самых амбициозных ученых, которые планируют долгосрочный эксперимент, но были и другие. В 1927 году физик по имени Томас Парнелл налил смоляную смолу в воронку и стал ждать, пока высоковязкое вещество начнёт медленно стекать. Когда Парнелл умер, попечитель эксперимента прошел по цепочке физиков, которые покорно записывали каждую каплю. Последняя упала в апреле 2014 года, и эксперимент всё ещё продолжается.
В биологии растений также есть несколько долгосрочных исследований. В поместье магнатов удобрений в Англии ученые изучают, как различные удобрения влияют на конкретные культуры, выращиваемые на одних и тех же полях с 1843 года, год за годом. В Иллинойсе ученые-агрономы проводят исследование по селекции кукурузы с 1896 года. В 1879 году в Мичиганском государственном университете ботаник закопал 20 стеклянных бутылок по 50 семян, которые нужно регулярно выкапывать и проверять на жизнеспособность. Расположение бутылок держится в секрете, чтобы предотвратить вмешательство. Последняя бутылка будет выкопана в 2020 году.
Университет штата Мичиган также проводит эксперимент с E. Coli (кишечная палочка – прим.ред.), который может длиться веками. С февраля 1988 года лаборатория микробиолога Ричарда Ленски наблюдает, как кишечная палочка приобретает мутации и эволюционирует на протяжении поколений. В настоящее время она находится на отметке в 70 500 поколений. Поскольку бактерия размножается быстро, это все равно что наблюдать эволюцию на гиперскорости.
Несмотря на временную природу этого эксперимента, Ленски не задумывался о далеком будущем. Он думал, что эксперимент продлится несколько лет, и в какой-то момент, когда почувствовал, что собрал достаточно информации, то решил закрыть его. «Но всякий раз, когда я говорил окружающим о том, чтобы закончить эксперимент» — вспоминает он – «они отвечали: ты не можешь». Это заставило меня понять, что люди ценят его за его долговечность и за возможность сюрпризов». И в 2003 году его лаборатория сделала одно из самых удивительных открытий. В кишечной палочке внезапно появилась способность питаться молекулой, называемой цитратом. Посмотрев на предыдущие поколения, которые его лаборатория заморозила и заархивировала, аспирант Ленски смог восстановить серию мутаций, которые постепенно привели к тому, что выглядело как быстрое переключение.
Каждый день кто-то в лаборатории Ленски переносит кишечную палочку в новую колбу, используя стеклянную посуду того же типа и ту же питательную среду, которую они использовали в течение 30 лет. Как и бактерии, методы их изучения развивались — ученые теперь могут, например, секвенировать весь геном кишечной палочки — и они будут постоянно меняться. Ленски уже определил ученого, которому он завещает эксперимент, когда уйдет на покой.
«Конечно, для продолжения такого эксперимента я предполагаю, что наука все еще будет выглядеть примерно так, как сегодня, в том смысле, что университеты будут существовать, будут профессора с лабораториями и так далее» — говорит Ленски. «Тем не менее, совсем недавно в прошлом наука была иной». Всего несколько сотен лет назад деньги на научные исследования поступали в основном от состоятельных покровителей, а не правительственных учреждений.
Многовековой эксперимент требует и долгосрочного финансового плана, и Ленски искал богатого покровителя. Его эксперимент получил государственное финансирование, но он знает, что это ненадёжный источник, особенно если общественная поддержка науки ослабнет. В идеале он хотел бы создать фонд, и он выполнил математические расчеты: фонд в размере 2,5 млн. долл. обеспечил бы возврат в размере около 100 000 долл. в год, что должно покрывать расходы на материалы и зарплату техника, работающего над экспериментом каждый день. «Таким образом, любое внимание крупного донора будет очень полезно» — написал он в конце письма.
500-летний эксперимент по микробиологии намного дешевле и требует меньших затрат, поскольку его контроль требуется раз в 25 лет. Но для этого нужно, чтобы люди помнили, ценили науку как стремление и располагали ресурсами для ее осуществления. Поскольку эксперимент начался в 2014 году — до того, как некоторые мировые события заставили всех осознать, что сотрудничество между Великобританией, Германией и США, возможно, не следует воспринимать как должное — я упомянул Мёллеру, что даже планирование 500-летнего эксперимента, похоже, требует определенного оптимизма по поводу стабильности нашего нынешнего мира.
Представьте, сказал он, первого человека, который начал исследовать: «Что находится за следующим холмом? Что стоит за следующей рекой? Что находится за следующим океаном? Наше любопытство всегда оптимистично». Продолжать исследовать неизведанное — значит всегда быть оптимистом.
Оригинал: The Atlantic
