Владимир Вакула - Биотехнология: что это такое?

• Название: Биотехнология: что это такое?
• Автор: Владимир Вакула
• Жанр: Биология

Рассказывается о новом научно-практическом мировоззрении, способствующем решению глобальных проблем наших дней: продовольственной, энергетической, охраны здоровья человека. Читатель познакомится как с традиционной биотехнологией (хлебопечение, производство кисломолочных продуктов, виноделие и др.), так и с новейшей, связанной с геннетической, клеточной, белковой инженерией.

---

Тысячи раненых, переполнявших к тому времени (шли последние годы второй мировой войны) госпитали, обязаны неведомому грибку своим спасением. Стрептомицин подарил жизнь миллионам обреченных. И разве не с микроорганизмами связываем мы сегодня надежды победить СПИД, возбудителем которого оказался тоже микроорганизм — на сей раз вирус.

Нет, недаром известный французский историк науки П. Таннери еще в минувшем веке говорил по поводу удивительных перспектив, связанных с миром микроорганизмов: «Перед лицом бактериологических открытий история других естественных наук за последние десятилетия XIX столетия кажется несколько бедной». И это о достижениях прошлого века! А если б ученый мог знать, какой триумф ждет микробиологию в 50-х годах столетия двадцатого! Каких только удивительных созданий не разглядывают в окуляры своих микроскопов современные исследователи, какое разнообразие форм, способов размножения и питания не наблюдают! Иногда результаты такого рода изучений потрясают самих экспериментаторов. Да и как оставаться спокойным при встрече с чудом.

А разве не подлинное чудо, скажем, длинные многоклеточные бактерии (симонсиеллы), у которых верхняя поверхность выпуклая, а нижняя — вогнутая? Но самой великой неожиданностью для всей биологической науки стало, пожалуй, установление сенсационного факта - способности бактерий к выделению в окружающую среду и поглощению из нее генов и целых блоков из них (фрагментов дезоксирибонуклеиновой кислоты — ДНК). Такой способностью наделены как бактерии, так и сине-зеленые водоросли — существа безъядерные, относящиеся, как читатель уже знает, к «надцарству» прокариотов. Чего же вправе ожидать в таком случае наука от эукариотов— обладающих так называемым истинным ядром (в отличие от кариоса — еще не оформленного ядра прокариотов), окруженным мембраной?! Сколь широки и перспективны могут оказаться возможности этих представителей живого мира, если учесть к тому же, что к эукарйотам относятся все грибы, высшие растения, животные, водоросли (кроме синезеленых).

Чем больше мы узнаем о мире микроорганизмов, тем больше поражаемся его уникальности, а добытые нелегким трудом знания все чаще заставляют нас, дабы не погрешить перед истиной, отказываться от ело жившихся представлений, переоценивать ценности. Так, широко используемые в микробиологической промышленности для многотоннажного производства различные виды дрожжей и плесневых грибов совсем недавно считались низшими растениями, теперь они признаны потомками простейших животных. Но, может быть, благодарное человечество несколько завысило эволюционный «ранг» этих существ, как бы отдавая им тем самым заслуженную дань признательности?

Ни в коем случае! Более того, наука располагает весомым доказательством того, что именно симбиозу простейших животных с синезелеными водорослями обязаны своим появлением на свет растения — уникальные посредники между Землей и Солнцем. Знаменитые хлоропласта, в которых совершается таинство фотосинтеза, согласно теории симбиогенеза, не что иное как синезеленые водоросли, внедрившиеся в одноклеточное животное.

Но значит ли это, что природа завершила процесс совершенствования микроорганизмов, создав столь великое разнообразие их видов и форм?

Конечно, нет. И тому есть серьезнейшие доказательства. «Геология свидетельствует, что некоторые из самых простейших форм, инфузории и корненожки, в течение громадных периодов времени сохранились такими же, какими мы их знаем теперь, — писал Чарлз Дарвин, — но предположить, что большинство ныне существующих низших форм нисколько не продвинулось вперед с самой зари органической жизни, было бы крайне опрометчиво, так как всякий натуралист, исследовавший какой-нибудь из этих организмов, которые теперь, как думают, стоят на очень низком уровне, конечно, бывал поражен их поистине изумительной и прекрасной организацией».

Эволюция продолжается. Не учитывать этого факта нельзя. Ибо практическое овладение особенностями данного процесса означает для человечества реальную интенсификацию тех направлений науки и отраслей производств, основу которых составляет изучение и использование возможностей живых организмов. Или, как называл их Карл Маркс, живых автоматов.

Людям — на благо

Гантели в груше

Почти четверть века назад в Отчетном докладе ЦК КПСС XXIII съезду партии прозвучали слова определившие становление и развитие индустрии, успех которой во многом определяет сегодня интенсификацию отечественного животноводства. «Признано целесообразным создать новую отрасль — микробиологическую промышленность и дать ей соответствующее развитие». Для руководства этой отраслью при Совете Министров СССР было создано Главное управление микробиологической промышленности, известное в стране и за ее пределами как Главмикробиопром. Спустя почти три года октябрьский (1968 года) Пленум ЦК КПСС признал необходимым стимулирование новой индустрии, призванной «...в достатке обеспечивать покрытие потребностей животноводства в кормовых белках, антибиотиках и других продуктах микробиологического синтеза». А еще через пять лет — в 1973 году — в СССР приступил к работе первый в мире завод кормовых дрожжей годовой мощностью в 70000 тонн. В качестве сырья на нем были использованы очищенные парафины, полученные из нефти.

Но значит ли это, что до создания Главного управления (основного поставщика животноводству кормового белка) производство кормовых дрожжей у нас не существовало вообще? Нет, не значит. Кормовые дрожжи выпускались отечественной гидролизной промышленностью еще с середины 30-х годов, а в качестве исходного сырья здесь с успехом использовали солому, кукурузные кочерыжки, опилки и другие отходы лесоперерабатывающей индустрии и сельскохозяйственного производства. Однако это были небольшие по мощности предприятия, а подвоз к ним сырья, как правило, оказывался затрудненным. Так что вновь созданная отрасль не могла вместиться в прокрустово ложе существующих мощностей. Для решения поставленных перед ней задач требовался иной размах, качественно иное научное и производственное обеспечение, гарантировать которое, с одной стороны, мог только сплав традиционных областей науки и практики (технической микробиологии и прикладной биохимии), а с другой — последние достижения физико-химической биологии (в том числе и генетической инженерии). Между этими двумя, на первый взгляд никак не стыкующимися, направлениями всегда существовала глубинная взаимообогащающая связь, получившая в последнее время особо плодотворное развитие, результатом которого стало создание в стране крупномасштабного промышленного производства кормовых дрожжей. Конечный результат такого производства — чистая дрожжевая масса, больше известная под названием белково-витаминного концентрата (БВК), широко используемого в животноводстве для обогащения растительных кормов белками и витаминами.

БВК — мощнейшие стимуляторы интенсификации этой отрасли. Потребность в них столь огромна, что выпускаемые сегодня микробиологической индустрией более миллиона тонн в год кормовых дрожжей не могут погасить их острого дефицита. Животноводству страны необходимы гораздо большие их количества.

Заинтересованность сельского хозяйства в данной продукции микробиологических предприятий объяснить нетрудно. Ведь ее широкое применение решает сразу несколько проблем, поставленных перед Агропромом самой жизнью. БВК, во-первых, сокращает расход зерна на фуражные нужды, а это само по себе уже весомый вклад в выполнение Продовольственной программы. Во-вторых, использование кормовых дрожжей значительно улучшает усвоение белка и других питательных веществ основного корма животными, гарантируя, в-третьих, стабильно высокие их привесы. В свиноводстве, например, введение в основной рацион тонны кормовых дрожжей сберегает до семи тонн зерна, дает дополнительно от 400 до 600 килограммов мяса, в птицеводстве результативность использования БВК и того выше — до 1500 килограммов мяса или 30000 штук яиц. Более того, существующая практика утверждает, что применение БВК на откорме почти вдвое увеличивает ежесуточные привесы скота.

Внушительные цифры, верно? Но не менее внушительны и потери, которые несет народное хозяйство из-за отсутствия кормовых дрожжей в нужных количествах. В нашей стране, например, нарушение кормового баланса ежегодно приводит к перерасходу 20—30 миллионов тонн зерна.

Приходилось ли вам задумываться над таким довольно странным фактом: почему при наличии во всех видах хозяйств (в том числе и личных) 120 миллионов крупного рогатого скота (из них более 42 миллионов коров), почти 80 миллионов свиней, около 150 миллионов овец и коз, свыше миллиарда разной птицы мы все еще не в состоянии решить проблему обеспечения населения страны мясом? Это при том, что и по количеству скота и птицы, приходящегося на душу населения, мы опять же — безусловные лидеры среди многих ведущих стран мира. По крайней мере, США и страны Европейского экономического сообщества (ЕЭС) значительно нам в том уступают. Судите сами: на каждого жителя СССР приходится 0,54 условной головы животных, в США — 0,53, а в странах ЕЭС — 0,37.