Пока одни нагревают планету, накачивая атмосферу углекислым газом, другие мечтают научиться улавливать CO₂ и хранить его под землёй, дабы избежать катастрофического изменения климата.

Дженни Каппуччо и её коллеги из Центра наноразмерного управления геологическим CO2 Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (США) показали, что процессу могут помочь бактерии. Особенно генетически модифицированные.

Рис. 1. Карбонат кальция, образующийся в стерильных растворах, обычно аморфный и чёрный (слева), а наличие бактерий «уговаривает» его формировать кристаллы кальцита. (Изображение Jenny Cappuccio / Lawrence Berkeley National Laboratory).

CO₂, закачиваемый в подземные пористые породы, соединяется с ионами металлов в солёной воде, которая заполняет поры и превращается в минеральные карбонаты — например, карбонат кальция (CaCO₃). Этот процесс может занять тысячи лет. Исследователи решили выяснить, нельзя ли его ускорить, и поместили разнообразные сочетания широко распространённых видов бактерий в раствор хлорида кальция, куда закачали углекислый газ. Оказалось, что

карбонат кальция образуется быстрее там, где живут бактерии, нежели в стерильных растворах. К тому же бактерии наделяют CaCO₃ иным минеральным составом, и он откладывается в виде белых кристаллов кальцита вместо аморфных чёрных кусков. Причём бактерии ускоряют образование кальцита, даже когда они просто «валяются», то есть не растут и не множатся.

Учёные догадались, что поверхность бактерий каким-то образом помогает CO₂ связываться с ионами кальция. Чтобы проверить эту идею, они изменили один из видов бактерий, Caulobacter vibrioides, дабы её поверхность привлекала ионы кальция.

Исследователи вставили в бактерию короткую последовательность ДНК, которая кодирует кольцо из шести глутаминовых кислот. Кольца частично выходят из поверхностного белка бактерии и складываются в гексагональную структуру, занимающую всю поверхность организма. Шесть кислот — шесть отрицательных зарядов.

Учёные рассудили, что такая «отрицательная петля» — идеальная ловушка для положительно заряженного иона кальция в воде.

Так и вышло. Когда CO₂ был закачан в цистерны, в которых жили изменённые бактерии, там отложилось ещё больше CaCO₃, чем в резервуарах с немодифицированными бактериями. Причём отложилось ещё больше в форме кристаллического кальцита, которая более стабильна и может изолировать CO₂ в течение более длительного времени, чем аморфный CaCO₃.

Результаты исследования были обнародованы на конференции Биофизического общества.