Communications Biology: Генномодифицированные мухи займутся отходами и свалками

Команда Университета Маккуори предлагает использовать генетически модифицированных чёрных солдатских мух или черных львинок для решения мировых проблем с загрязнением окружающей среды и производства ценного промышленного сырья. В том числе — для мирового рынка кормов для животных стоимостью 500 миллиардов долларов США.

В новой статье, опубликованной в журнале Communications Biology, учёные из Университета Маккуори описывают, как модифицированные мухи могут помочь в управлении отходами и устойчивом биопроизводстве. Это способствует достижению Целей устойчивого развития ООН.

Ведущий автор статьи — биолог-синтетик доктор Кейт Теппер, постдок отдела прикладных биологических наук Университета Маккуори. Она отмечает, что одна из главных задач в развитии экономики замкнутого цикла — создание ценных продуктов из отходов.

Выбросы на свалках

От 40 до 70 процентов органических отходов в мире оказывается на свалках. Это создаёт около 5 процентов ежегодных глобальных выбросов парниковых газов.

Органические отходы могут использоваться как альтернатива синтетическим удобрениям для выращивания сельскохозяйственных культур. Однако есть проблема токсичных химических веществ в отходах, включая опасные «вечные химикаты», такие как пер- и полифторалкильные вещества (PFAS).

В развивающихся странах органические отходы, выброшенные на открытые участки, загрязняют воду и воздух. Это может привести к распространению болезней и ухудшению естественной среды обитания.

Фермеры часто сжигают остатки урожая, что тоже загрязняет воздух.

Чёрные львинки (Hermetia illucens) уже используются для переработки органических отходов в «биомассу насекомых» — корм для домашних животных и рыб. Команда Маккуори считает, что генная инженерия может расширить сферу применения чёрной солдатской мухи. Она позволит ей превращать отходы в улучшенные корма или ценное промышленное сырьё.

Личинки производят промышленные ферменты, которые используются в животноводстве, текстильной, пищевой и фармацевтической промышленности и формируют мировой рынок стоимостью в миллиарды долларов.

Мухи могут производить специализированные липиды для биотоплива и смазочных материалов. Это альтернатива продуктам из ископаемого топлива.

Инженерия насекомых позволит расширить виды органических отходов, которые можно использовать. Исследователи предлагают модифицировать муху, чтобы она могла переваривать загрязнённые органические отходы, осадок сточных вод и другие сложные органические отходы.

Доктор Теппер утверждает, что можно улучшить даже мушиные экскременты. Он предлагает усовершенствовать их так, чтобы они не загрязняли окружающую среду. Полученные удобрения можно использовать для выращивания сельскохозяйственных культур. Это поможет предотвратить попадание вредных веществ в продукты питания.

Устойчивое биопроизводство

Доктор Мацей Маселко, старший автор исследования и глава лаборатории синтетической биологии животных в Университете Маккуори, считает, что насекомые станут новым инструментом для решения проблем с утилизацией отходов.

Генетически модифицированные микробы требуют особых условий: стерильной среды, большого количества воды и питательных веществ. В отличие от них, чёрные мухи-солдатики могут питаться измельчённым мусором. По словам доктора Маселко, они будут потреблять отходы быстрее микробов.

Генная инженерия может превратить мух из переработчиков отходов в высокотехнологичные платформы для биопроизводства (здесь почему-то редактору вспомнилось возвышенное высказывание Борменталя). Исследователи предлагают создать более совершенные инструменты генной инженерии у ключевых насекомых.

Доктор Маселко рассказал, что для защиты разрабатываются дополнительные уровни генетической защиты, чтобы побеги не могли размножаться или выживать в дикой природе.

Коммерциализация

Университет Маккуори совместно с членами исследовательской группы подал патентные заявки на производство чёрной львинки. Этим занимается компания EntoZyme.

По словам доктора Теппера, генетически модифицированные насекомые могут быть полезны не только для утилизации отходов, но и для производства ценных промышленных товаров.

Если мы хотим создать устойчивую экономику замкнутого цикла, она должна работать, — говорит доктор Теппер.

Он считает, что экономический стимул для внедрения устойчивых технологий поможет ускорить переход к ним.

13.08.2024