Анаэробные бактерии — одни из древнейших форм жизни на Земле. Они появились, когда в атмосфере еще не было кислорода, и до сих пор прекрасно чувствуют себя там, где другие организмы не выживают: в глубинах океана, в почве или даже в нашем кишечнике. Их ферменты не переносят кислород, зато умеют то, что другим не под силу — например, расщеплять целлюлозу, превращая ее в сахар.

Одна из таких бактерий, Clostridium thermocellum, давно интересует ученых. Она не только разлагает растительные волокна, но и производит ярко-желтый пигмент YAS, который помогает ей находить целлюлозу. Долгое время его структура оставалась загадкой, но теперь исследователи из Института Лейбница и Института химической экологии Макса Планка в Йене смогли разобраться, из чего он состоит.

Результаты опубликованы в издании Angewandte Chemie International Edition.

Оказалось, YAS — это смесь нескольких веществ, которые назвали целлюксантенами. Ученые не только расшифровали их строение, но и нашли гены, отвечающие за их производство. А еще выяснилось, что эти пигменты обладают слабым антибактериальным эффектом — они подавляют рост некоторых устойчивых к антибиотикам бактерий.

Что это дает

• Возможность улучшить переработку растительных отходов в биотопливо.
• Новые подходы к созданию лекарств против инфекций.

Проект «AnoxyGen», в рамках которого ведется исследование, направлен на поиск полезных веществ у анаэробных бактерий. Как говорит руководитель работы Кристиан Хертвек:

Многие из этих микробов хранят в своих генах инструкции по производству ценных соединений, но в лаборатории они молчат. Наша задача — разбудить их.

Главный потенциал — в двух направлениях:

1. Биотопливо. Если научиться эффективно разлагать целлюлозу (а ее на планете огромное количество), можно превращать отходы сельского хозяйства в этанол или другие виды топлива. Это снизит зависимость от нефти.
2. Антибиотики. Устойчивость бактерий к лекарствами растет, а новые препараты почти не появляются. Если целлюксантены или их производные окажутся эффективными против патогенов, это может дать толчок к разработке новых антимикробных средств.

Кроме того, понимание механизмов работы YAS поможет создавать ферменты для промышленности — например, для производства бумаги или текстиля.

Пока что антибактериальный эффект целлюксантенов слабый — он выявлен только против грамположительных бактерий в лабораторных условиях. Не факт, что это сработает в реальных медицинских применениях. Кроме того, сами пигменты могут быть токсичными для человека — это еще предстоит проверить.

Ранее ученые превратили бактерий в целлюлозные мини-фабрики.