Биотехнология: что это такое? - Владимир Вакула

— Да нет, биотехнология.

— ???

Пришлось объяснять. Начал я издалека... Сказал о том, что потребность в сахаре у нас в стране и во всем мире растет из года в год. Причем гораздо быстрее, чем производство. И биотехнологи разных стран давно подключились к этой проблеме, пытаясь добыть необходимый продукт не из традиционной сахарозы, а из фруктозы. Насколько это им удается, можно судить хотя бы по тому, какой популярностью пользуется и в самой Финляндии, и у внешних потребителей ее продукции тот же фруктовый сахар, полученный с помощью биотехнологических методов из различного растительного сырья. Но основным источником сахара в большинстве стран по-прежнему остается сахарный тростник или, как у нас в Союзе, сахарная свекла — культура, надо сказать, и в возделывании, и в переработке чрезвычайно трудоемкая. А значит, и дорогая, экономически невыгодная.

Яблоко-конфета

Вот почему, считают биотехнологи, хорошо бы хотя бы частично заменить ее другим источником сахаристых веществ. Скажем, тем же крахмалом. Ведь этот природный полисахарид легко расщепляется (кислотным или ферментативным гидролизом) до глюкозы, часть которой затем преобразовывается во фруктозу — основу глюкозо-фруктозного сиропа. А из него в промышленных условиях получают фруктовый сахар.

— И уж, поверьте мне, — заверил я своих слушателей, — ничуть не худший, чем тот, который поставляет нам Финляндия.

Кроме того, — продолжал я развивать мысль, — за использование глюкозо-фруктозного сиропа говорит еще один очень важный довод. Дело в том, что сегодня сырьем для получения крахмала служат картофель, мука, кукуруза, сами по себе, представляющие пищевую ценность. А ведь его можно получить из любого целлю-лозосодержащего сырья — хлопка, отходов древесины, торфа, соломы... Можно, если применить биотехнологические методы переработки.

В общем, после столь пространного объяснения повода, по которому фруктовый сахар появился на столе, я, честно говоря, был совершенно уверен, что мой приятный досуг у самовара напрочь испорчен.

Но, странное дело, столь сугубо профессиональный вопрос оказался моим друзьям чрезвычайно интересен. Так что пришлось рассказать им даже о так называемой традиционной биотехнологии, которую нередко именуют еще индустрией микробов, и «новой», объединившей в себе и микробиологический синтез в самом широком его понимании, и генетическую и клеточную инженерию, и наконец, инженерную энзимологию (энзим — фермент).

В общем, вечер беспечного отдыха превратился в вечер вопросов и ответов, сам я — в лектора-популяризатора, а мои друзья (надо сказать, весьма далекие от предмета нашей неожиданной беседы люди) — во внимательную аудиторию слушателей.

Но все на свете, как известно, когда-нибудь заканчивается. Пришла пора и мне покинуть гостеприимный дом. И я сообщил на прощание хозяевам, что название удивительной науки — микробиологии, положившей начало этой отрасли, обязано своим происхождением трем слагаемым: mikros — малый, bios — жизнь, logos — учение, что таинственный, не видимый невооруженным глазом мир «малых» организмов, состоящих всего из одной клетки, окружает нас повсюду. Во льдах, в горячих подземных водах, в почве, воздухе — везде живут бактерии, многочисленные виды грибов, дрожжей.

Не зная, как выглядят эти всемогущие хозяева планеты, человек издревле использовал их возможности в собственных интересах. Хлеб, вино, пиво, все кисломолочные продукты испокон веков получали путем брожения. Барельефы с рисунками, изображающими процессы изготовления пива — помол зерна, замочка муки грубого помола, прорастание и осолаживание целых зерен, получение сусла и т. д. дошли до наших дней со времен пятой династии египетских фараонов, датируемой 2400 годом до н. э. По другим же источникам, в Вавилоне пиво варили еще раньше — 6 тысяч лет назад. Но только овладение микробиологическим синтезом — целенаправленным получением биологически активных веществ с помощью микроорганизмов, основанном на действии, присущем микробной клетке ферментных систем, — позволило создать микробиологическую промышленность, успешно служащую самым неотложным хозяйственным нуждам.

Корова, жующая елки

Взять хотя бы ту же продовольственную проблему. Она всегда во всех странах во все времена зависела от того, насколько полно обеспечено животноводство кормами, сбалансированы ли эти корма по белку, аминокислотам, насколько высоко их содержание в клейковине зерновых культур. А в конечном счете от того, насколько успешно современное интенсивное животноводство снабжается кормовыми белками, дрожжами, аминокислотами, всевозможного рода витаминными добавками, стимуляторами роста, поставляемыми сельскохозяйственному производству микробиологической промышленностью.

Причем главное достоинство микробиологического синтеза кормового белка, как читатель уже знает из предыдущего рассказа, — доступность и дешевизна исходного сырья: низкосортная (неделовая) древесина, опилки, различные отходы сельскохозяйственной продукции и ее переработки, парафины, метиловый или этиловый спирт и т. д.

И если отечественное животноводство за последние три-четыре года начало уверенно наращивать темпы, подвел я итог импровизированной лекции, то это увеличила темпы работы микробиологическая промышленность, а нарастить мощность, резко поднять выход готовой продукции ей помогла наука, создавшая новые штаммы (культуры) бактерий.

В общем, идиллического отдыха в тот вечер не получилось. Но, странное дело, ни тогда, ни после так и не пришло ко мне по этому поводу чувства досады и раздражения. Да и из-за чего, собственно, было досадовать? Разве кому-либо из нас удавалось хоть раз уйти целиком даже на время от того дела, которому служишь? Более того, именно то чаепитие стало своеобразным толчком для мыслей, рассматриваемых мною прежде как нечто второстепенное, проходящее.

Я вдруг удивительно четко представил себе, как они — старая и новая биотехнология — слились, спаялись, как незаметно (даже для тех, кто и сам причастен к этой бурно развивающейся отрасли народного хозяйства) произошла их трансформация в нечто общее, единое. Как естественно и органично в этот удивительный процесс взаимообогащения включились и другие, отнюдь не родственные отрасли и направления научно-технического прогресса.

Этими мыслями я и хочу поделиться с моими читателями, приведя, разумеется, те доказательства и примеры, которые, надеюсь, сделают их убедительными.

Итак, нисколько не сомневаюсь в том, что никогда не занимаясь проблемами биотехнологии по долгу службы, вы все же о некоторых из них слыхали.

В самом деле, о той же проблеме растительного белка пишут так часто и так много, что не знать о ней нельзя даже при желании. Дело в том, что ценность белка растительного происхождения, как читатель уже знает из предыдущих глав, во многом определяется его сбалансированностью по аминокислотам, их соотношением в нем.

Не так давно ученые Всесоюзного научно-исследовательского института генетики и селекции промышленных микроорганизмов создали штамм бактерии, продуцирующей треонин — незаменимую аминокислоту, не синтезируемую организмом животных. Ее не хватает в белке таких ведущих сельскохозяйственных культур, как пшеница, рис, овес, соя, подсолнечник. Эту нехватку (так же, как и недостаток других незаменимых аминокислот, например, лизина, в кормах и пищевых продуктах) компенсируют добавлением того же треонина, но полученного путем биосинтеза.

Двойная груша и червяк

До недавнего времени на предприятиях микробиологической промышленности его «нарабатывали» с помощью так называемых коринебактерий, наследственный аппарат (напомню — геном) которых изучен, к сожалению, еще довольно слабо. Но раз так, то и технологический процесс получения треонина оказывается, по сути дела, неуправляемым. И коринебактерий производили эту важнейшую аминокислоту по раз и навсегда установленным для нее природой и неизвестным исследователям законам. Как здесь было увеличить «наработку» треонина?

Но недаром фортификаторы утверждают, будто все на свете крепости для того и существуют, чтобы их в конце концов брали штурмом. Или... обходили — переиначили по-своему это утверждение микробиологи, ибо задумали плохо изученную коринебактерию заменить стародавней знакомой — кишечной палочкой. Ее-то геном им прекрасно известен, а значит, все последствия внесенных в него изменений вроде бы можно предвидеть. Но и здесь исследователей поджидали трудности. Как известно, бактерии не могут синтезировать аминокислоты из ничего, на пустом месте: им нужен определенный исходный материал, питательная среда. Четыре важнейших аминокислоты — лизин, метионин, треонин, изолейцин — они производят, например, из аспарагиновой кислоты, присутствующей в организме животных и растениях.