Klebsiella planticola

Это — краткая и пока не до конца проверенная история об опасностях, которые составляют ГМО-организмы. Она написана, чтобы поговорить о проблемах с генно-модифицированными организмами, их проверках, решениях и том, как к процессу относится общество.

Есть разница между тем, мышлением вида «факт модификации может выработать яды и вызвать цепочку непредсказуемых химических реакций, требующих проверок» и «факт модификации навредит потому, что это не естественный порядок вещей». Мне же хочется показать это различие на примере того, как общество относится к бактерии из статьи.

…Я не пытаюсь сказать, что все генетически измененные организмы — ужасы технологии. Вместо этого, я говорю, что мы должны тестировать каждый отдельный генетически изменённый организм и удостовериться, что он точно не создаёт результатов, которые мы не предсказали заранее. Elaine Ingham, Ecological Balance and Biological Integrity

Сама история бактерии обросла множеством слухов: те, кто боятся ГМО, стараются приукрасить её и изначально она уже была приукрашена. Однако, говорить об очевидных опасностях это не мешает.

Идея для генно-модифицированного организма

Представьте, что у вас есть растительные отходы. Просто сжигать их — идея так себе. Куда интереснее будет получить из них что-то полезное. У нас нет индустрии, которая могла бы утилизировать многие побочные продукты от бактерий, мы используем энзимы в моющих средствах, но производство спирта понятно всем. Более того, в процессе производства этанола остаётся много побочной массы, которую потенциально можно использовать, как удобрения. Потенциально здесь — ключевое слово. Неплохо бы проверить, как подействуют такие удобрения на растения, а если всё пойдёт хорошо - придумать рекламу для них.

Экспериментальная проверка безопасности

В процессе работы над своим Ph. D тезисом, Майкл Холмс взял набор стерильных банок Мэйсона, просеял почву и добавил стерилизованные семена пшеницы.

• В треть банок он добавил чистую воду.
• В другую треть - якобы не ГМО-организмы, которые всё равно назвали klebsiella-planticola (Вики моментально нашла только raoultella planticola и klebsiella pneumoniae).
• В последнюю треть банок он добавил воду с ГМО-бактериями: raoultella planticola с частями ДНК от zymomonas mobilis.

Модификация давала бактерии возможность производить энзим, пируват-декарбоксилазу. Идея была в том, что этот энзим, вместе с другим, алкогольдегидрогеназой, позволит бактериям производить этанол, тот самый вид спирта, который делает алкоголь - алкоголем.

Требуется информация от эксперта!
Запрос: Секундочку, а пара энзимов вообще выбрасывается наружу клетки, или болтается внутри и клетка становится спиртозаводом, распивающим этот спирт в процессе? Если последнее, как оно вообще остаётся в живых?! Впрочем, судя по поведению других бактерий (сенная палочка, я сейчас о тебе), энзим должен выбрасываться наружу. Кроме того, если верить Википедии, бактерия умирала при большом количестве спирта, что не удивительно.
Экспертиза: Биолог

В закрытой банке, где расли растения, концентрация этанола в воде росла, т.е. ГМО-штамм «klebsiella planticola» вызвал отравления растений спиртом. Насколько мне это известно, дополнительное исследование по нейтрализации штамма бактерицидными веществами или по искусственному «таймеру самоуничтожения» проведено не было.

Доктор Elaine Ingham (микробиолог, исследователь микробиологии почвы) заявила, что применение и распространение бактерии может вызвать глобальное вымирание растений. Сначала это привлекло внимание учёных по всему миру. Учёные проверили результаты, они не подтвердились, результаты проверки отправили доктору Elaine Ingham, она признала, что могла ошибаться и здесь всё могло бы остановиться. Могло бы…

Слухи дошли до противников ГМО и жёлтой прессы и их продолжают раздувать. Глобальное вымирание растений звучит до жути страшно, когда вы не думаете о проверке экспериментальных результатов, и том, где бактерия в принципе может выжить.

Выводы

• Для генетических модификаций требуется множество тестов
• Для тестов генетических модификаций нужны проверки
• Для обоих нужно несколько экспертов, которые оценят результаты и условия проведения, чтобы сделать выводы
• Опасность легко переоценить, даже если вы — эксперт. Заявление о глобальном вымирании растений не подразумевало исследования реакции бактерий на влажность, температуру, pH и доступность питательных веществ для бактерий.

Вопросы

Редактура

Мы можем перевести автора оригинального исследования, как Элейн Ингхэм? Или Илейн? Как правильно?

Как вообще описать проверку, которую выполнила Elaine? При количестве этанола вокруг более 5%, raoultella planticola погибает, согласно Википедии. Но результаты из статьи про гибель растений — в ppm / parts per million. (Reddit: Ethanol PPM to alcohol%). "The engineered bacterium makes about 17 parts per million alcohol. What is the level of alcohol that is toxic to roots? About one part per million. The engineered bacterium makes the plants drunk, and kills them."

Заметка

В некоторых упомянутых работах по теме упоминается L Ingram / Lonnie O Ingram, не путать с Ingham!

Условия проведения эксперимента

Elaine Ingham заявляет о том, что стерильные банки Мэйсона держали в лабораторном инкубаторе. Я догадываюсь по тексту, что это значит «одном» лабораторном инкубаторе. С какого количества банок и инкубаторов три выборки растений можно считать репрезентативными? Этот вопрос было бы интересно поднять публично.

Разумно ли проводить исследования для воздействия бактерий только в закрытых банках, где нет обмена воздухом с атмосферой? На поле есть почва и спирт может испаряться. Кроме того, это может порождать другие факторы. Это бы тоже хорошо было обсудить.

Есть ли продолжение?

Результаты проверки не подтвердились. Были ли попытки продолжить эксперименты и улучшить штамм, или всё остановилось из-за большей частью недостатка финансов? Работа «Engineering pyruvate decarboxylase-mediated ethanol production in the thermophilic host Geobacillus thermoglucosidasius» кажется ближе всего по смыслу.

• Tolan JS, Finn RK. Fermentation of d-Xylose to Ethanol by Genetically Modified Klebsiella planticola. Appl Environ Microbiol. 1987 Sep;53(9):2039-44. doi: 10.1128/AEM.53.9.2039-2044.1987. PMID: 16347427; PMCID: PMC204054.
• Feldmann, S., Sprenger, G.A. & Sahm, H. Ethanol production from xylose with a pyruvate-formate-lyase mutant of Klebsiella planticola carrying a pyruvate-decarboxylase gene from Zymomonas mobilis . Appl Microbiol Biotechnol 31, 152–157 (1989). https://doi.org/10.1007/BF00262454
• Ohta K, Beall DS, Mejia JP, Shanmugam KT, Ingram LO. Metabolic engineering of Klebsiella oxytoca M5A1 for ethanol production from xylose and glucose. Appl Environ Microbiol. 1991 Oct;57(10):2810-5. doi: 10.1128/AEM.57.10.2810-2815.1991. PMID: 1746941; PMCID: PMC183879.
• Lisbeth Olsson, Bärbel Hahn-Hägerdal, Fermentative performance of bacteria and yeasts in lignocellulose hydrolysates, Process Biochemistry, 1993
• D S Beall, L O Ingram, Genetic engineering of soft-rot bacteria for ethanol production from lignocellulose, Journal of Industrial Microbiology, Volume 11, Issue 3, 1 May 1993, Pages 151–155, https://doi.org/10.1007/BF01583716
• Zyl, Leonardo & Taylor, M & Eley, Kirstin & Tuffin, Marla & Cowan, Donald. (2013). Engineering pyruvate decarboxylase-mediated ethanol production in the thermophilic host Geobacillus thermoglucosidasius. Applied microbiology and biotechnology. 98. 10.1007/s00253-013-5380-1.

PhD thesis

Michael T. Holmes написал работу, которую принимала Elaine Ingram: «Ecological Assessment After the Addition of Genetically Engineered Klebsiella planticola SDF20 Into Soil». Теперь я чуть меньше понимаю, проводила ли Elaine Ingram сам тест, или извинялась потом за претендента на доктора философии.

Технология модификации

Какую именно часть бактерии модифицировали, заменив часть ДНК? Мне всё ещё кажется, что я написал отсебятину, упоминая слизь, нужно будет полистать публикации по теме.

Ссылка на оригинальные статьи

• Wikipedia — Raoultella_planticola (часть о неверном заявлении довольно полезна)
• San Francisco State University — Klebsiella planticola: The Gene-Altered Monster That Almost Got Away
• Извинения от The Green Party of New Zealand и Elaine Ingham.