Болашақта бактериялардың бұл тосын қасиетін өндірісте кеңінен кәдеге асыруға мүмкіндік тумақ. Алайда ол үшін бактериялардың «пластик кеміргіш» гендерін модификациялап, жетілдіріп, кодтау қажет. Шымкенттегі Назарбаев зияткерлік мектебінің бір топ оқушысы бүгінде осы жобамен айналысып жүр. Жұмыстарының нәтижелі болғаны сол – жақында шәкірттер Парижде өткен халықаралық iGEM гендік инженерия машиналары байқауында бірінші орын алып, алтын медальмен оралды.
Синтетикалық биология саласындағы халықаралық беделді байқау саналатын iGEM сайысы әу баста бакалавриат студенттеріне арнап ұйымдастырылғанымен, кейіннен оған жоғары сынып оқушылары, кәсіпкерлер мен қоғамдық зертханалар да қатысуға рұқсат алған. Жыл сайын жаздың басында байқауға қатысатын әрбір командаға стандарт биологиялық құрылымдардан тұратын жиынтық жәшік жіберіледі. Оның ішінде промоторлар, терминаторлар, репортер-гендер, плазмидтер секілді әртүрлі генетикалық құрылымдар болады. Жаз бойы зертханада жұмыс істей отырып, қатысушылар әлгі құрылымдарды өздері жасап шығарған компоненттермен бірге қолдану арқылы биологиялық жүйе құрып, оны тірі жасушаларға енгізеді. Осылайша, жасушалар жаңа әрі ерекше қасиеттерге ие болады. Онысы, әлбетте, табиғаттағы белгілі бір проблемаларды шешуге бағытталуы керек. Үздік жұмыстарды жыл соңында 120 мүшеден құралған қазылар алқасы анықтайды. Алтын алған біздің балалардың қаншалықты еңбектеніп, ізденгенін осыдан-ақ бағамдай беріңіз.
Жеңімпаз команданың мүшесі, Шымкент НЗМ 11-сынып оқушысы Қанат Баймомыновтың айтуынша, олар бұл жобамен екі жылдан бері айналысып келеді екен. Жобаның тақырыбы ретінде пластик қалдықтарды өңдеу мәселесін де тегіннен тегін таңдамапты.
– Түркістан облысының Бадам ауылында пластик өңдеу зауыты барын білетін боларсыз. Сол жерде пластик қанша өңделсе де, ең соңында қалдықтардан ұнтақ қалатынын көрдік. Бірақ ол қажетке аспай қалады екен. Ал негізі, ПЭТ (полиэтилентерефталат) молекулалары ең соңында этиленгликоль мен терефтал қышқылына ыдырауға тиіс. Олардан кондиционерлерде қолданылатын агент – фреон алуға болады. Біз осындай мәселе барын біліп, пластик өңдейтін бактерия жасап шығарғымыз келді, – дейді ол.
Ғылыми топтың жетекшісі, Шымкенттегі НЗМ биология пәні мұғалімі Жанна Өтебаеваның сөзінше, табиғатта пластик жеп, оны қорыта алатын бактериялар бұрыннан бар екен. 2016 жылы жапон микробиологі Кохей Ода бастаған зерттеушілер пластикпен ластанған жауын-шашын мен ағын сулардың үлгілерін алып, онда микроағзалар бар-жоғын тексермекші болады. Ideonella sakaiensis аталатын бактерия осылайша анықталыпты. Бұл бактерия пластикті негізгі қорек көзі ретінде тұтынып, ыдырата алатынымен ерекшеленеді. Мәселенің бар мәнісі мынада: әлгі бактерия пластиктің тез ыдырауына ықпал ететін екі айрықша фермент шығарады, оның бірі – ПЭТ-тің ұзын молекулаларын ұсақ молекулаларға ыдырататын PETase болса, екіншісі – этиленгликоль мен терефтал қышқылын шығаратын MНETase ферменті.
– Біз үлгі ретінде Pseudomonas Putida бактериясын алып, оған жоғарыда айтылған PETase және MНETase ферменттерін синтездейтін гендерді енгізуді ұйғардық. Өйткені бактерияның өзі пластик жеуді «білгенімен», оның қарқыны өте төмен еді. Сондықтан оның пластик жеп, ыдырату жылдамдығын жоғарылату үшін гендік модификация жасадық. Өкінішке қарай, MНETase ферментін синтездейтін ген өте тапшы, оны Оңтүстік Кореядан тауып, алдырмақшы болғанбыз. Кеденде екі ай уақыт тұрып қалғаны себепті, жұмысымызды сәл кешігіп бастадық. Гендік модификацияның арқасында, біздің математикалық есептеулеріміз бойынша, 1 грамм бактерия 5-6 келі пластикті 2-3 сағатта жеуі керек, – дейді Жанна Өтебаева.
Зерттеу тобы бұл жобаны жүзеге асыруға мектеп зертханасы жарамағандықтан, әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің молекулярлық генетика кафедрасының зертханасында жұмыс істепті. Айтпақшы, зерттеу барысында жасап шығарылатын жаңа бактериялар табиғатқа шығып кетпей, тек жабық өндірісте ғана қолданылуы керек. Бұл – байқаудың басты ережелерінің бірі. Неге десеңіз, бактерия ең қарапайым ағза болғандықтан, қоршаған орта әсерінен модификацияға тез ұшырап, адамның бақылауынан шығып кете алады, ал бұл табиғатта әртүрлі қауіпті салдарларға соқтыруы әбден мүмкін.
Топ жетекшісі Жанна Өтебаеваның сөзінше, пластик тұтынып, өңдей алатын бактерияларды өндірістің алуан түрлерінде қолдануға болады.
– Мәселен, Өзбекстанда пластик бөтелкелердің қалдықтарынан талшық шығарып, одан кәдімгі кілем тоқып отырған зауыт бар. Одан бөлек, қаншама киім-кешек цехтары пластик қалдықтарын пайдаланады. Қыста киетін күртелердің ішіндегі синтепон, холлафайбер деген материалдардың бәрі –пластик қалдықтары. Ойлаңызшы, пластик тұтынып, оны қайта өңдеп беретін бактерияларды жетілдіріп, өндірісте кәдеге асырсақ, қаншама жақсы дүниелерге жол ашуға болар еді. Бір әттеген-ай дейтін тұсымыз – біздің елде кәсіпкерлер ғылымның жетістіктеріне қызықпайды. Парижге барғанда байқағаным, ең көп қатысушы Қытайдан келіпті. Ішінде біздің қазақ студенттері де бар. Неге Қытайдан келген қатысушы көп десек, ондағы кәсіпкерлердің өзі ғалымдарға ақша төлеп, стартаптарына қызығып, өз проблемаларының шешімін табуға солардан көмек сұрайды екен. Тағы бір таңғалдырған жері, оларда микрозауыттар көп: кішкентай ғана дүниені тез-тез өңдеп, пайда табуға ұмтылады. Бізде ондай микроөндіріс аз. Қазақстанда көбіне масштабты зауыт салуға құмар ғой, бірақ негізгі пайда жаңағыдай ұсақ кәсіптен екен, – дейді ол ағынан жарылып.
Париждегі байқаудан біздің балалар тау-тау тәжірибемен қатар, зор шабыт арқалап қайтқан сияқты.
– Байқау барысында түрлі елдерден келген замандастарымызбен таныстық, жасаған жобаларына таң-тамаша болдық. Олар өз жобалары туралы көздері жанып тұрып сағаттап әңгімелеп беруге дайын. Өзіңмен қатар қыз-жігіттердің соншалықты энтузиазммен, соншалықты еңбекпен жұмыс істеп жатқанын көргенде, сенің де ішіңдегі жарық одан әрі маздай түседі екен. Әрине, зерттеу аясында да өзіміздің түйгеніміз көп болды, өзімізді жақсырақ тани түстік десем де болады. Мәселен, біз бұл жобаға 30 оқушы қатыстық. Оның ішінде синтетикалық биологияға бейімі барлар да, жоқтар да бар еді. Бірақ біз үш топқа бөліндік. Бірінші топ зерттеуді жүзеге асырса, екінші топ сол зерттеу туралы көпшілік алдында сөйлеп, жобаны таныстыруға жұмыс істеді, ал үшінші топтағылар зерттеу барысын, нәтижесін техникалық жағынан сүйемелдеумен айналысты. Қысқасы, командалық жұмыстың да біраз қыр-сырын түйсіндік, – дейді команда мүшелерінің бірі, НЗМ 12-сынып оқушысы Әнелі Әмірхан.
Биыл оқушылар бұл жобаны ары қарай дамытып, жетілдіре түседі. Ендігі меже – аталмыш байқаудың Гран-приі болмақ.
Ботагөз МАРАТҚЫЗЫ