От пекарни до биофабрики. Обзор достижений биотехнологии
Керамические фигурки (терракота) изображают работу древнегреческих пекарей в Ⅴ в. до н. э.
Предисловие
Перед нами книга, занимательно и с увлечением рассказывающая об истории, современном состоянии и необыкновенных возможностях биотехнологии — самой передовой отрасли биологии, которая наравне с микроэлектроникой и робототехникой в настоящее время играет определяющую роль в научно-техническом прогрессе.
Применение биологических процессов и систем в производстве — вот чем занимается биотехнология. Более конкретно биотехнологические методы включают микробиологический синтез, генную инженерию, клеточную и белковую инженерию, инженерную энзимологию, культивирование клеток растений, животных и бактерий, методы слияния клеток. Исторически биотехнология возникла на основе традиционных микробиологических (большей частью бродильных) производств; ведь многие подобные «технологии» неосознанно применялись ещё в древности при получении вина, пива, хлеба и других пищевых продуктов. Дальнейшее развитие этих традиционных биопроизводств было связано с успехами в области биохимии и других наук биологического цикла.
Современная биотехнология оказывает огромное влияние на все аспекты практической деятельности человека. С её помощью в настоящее время получают десятки дорогостоящих биологически активных веществ, среди них гормоны, ферменты, витамины, антибиотики, некоторые лекарства. Огромна роль биотехнологии в медицине. Здесь благодаря применению генной инженерии, позволяющей «встраивать» чужие гены в клетки-продуценты, удаётся нарабатывать в неограниченных количествах такие ценнейшие лекарства, как человеческий инсулин, интерфероны, моноклональные антитела. Чрезвычайно важное значение имеет биотехнология в экологизации промышленных производств на основе создания безотходных процессов; биотехнологические методы применяются при очистке воды; биологические методы подавления вредителей сельскохозяйственных культур уверенно вытесняют, казалось, не имеющие конкурентов химические инсектициды. Благодаря биотехнологии разработаны и внедрены энерго- и ресурсосберегающие производства. Биотехнологические процессы являются базой для получения кормового и пищевого белка; в настоящее время в мире 5 % кормового белка производится с помощью микробиологической переработки нефти. Биотехнологическим путём получают возобновляемые источники энергии.
Новые биотехнологические процессы, вполне возможно, приведут к дальнейшей революционизации различных отраслей промышленности. Поистине фантастическое будущее связывается с развитием белковой инженерии, биоэлектроники (биосенсоры, биоэлементы для ЭВМ), с получением новых стимуляторов роста растений, высокоэффективных лекарственных препаратов.
Однако советский читатель имеет в своём распоряжении всё ещё очень немного книг, с помощью которых он мог бы познакомиться с биотехнологией. Особенно остро ощущается нехватка научно-популярной литературы на эту тему.
Книга молодых учёных из ГДР Ильки и Рейнхарда Реннебергов поможет очень многим, даже не посвящённым в тонкости академической науки, а также не обладающим глубокими профессиональными знаниями по биологии, химии, медицине понять многие процессы, с которыми приходится сталкиваться в повседневной жизни. Кто знает, может, прочитав эту увлекательную «повесть», читатель почувствует вдруг неодолимое влечение узнать всё это глубже, подробнее? Такой интерес — огромная награда авторам.
Хочется надеяться, что книга вызовет интерес многих читателей, особенно подрастающего поколения учёных — старшеклассников, молодёжи, чей пылкий ум так необходим для дальнейшего развития мировой науки, в частности биотехнологии.
Г. Лойдина
Дополнительная литература [1]
Баев А. А. Биохимия, молекулярная биология, генетическая инженерия — взгляд в будущее.— Изв. АН СССР, серия биологическая, № 2, 1986, 169—180.
Бетина В. Путешествие в страну микробов.— М.: Мир, 1976.
Вакула В. Биотехнология: Что это такое? — М.: Молодая гвардия, 1989.
Голомзик А. М. Новые профессии микробов.— Свердловск: Ср.-Уральское изд‑во, 1974.
Де Крюи П. Охотники за микробами.— М.: Молодая гвардия, 1987.
Манаков М. И., Победимский Д. Г. Теоретические основы технологии микробиологических производств.— М.: Агропромиздат, 1990. Микромир жизни/Под ред. Д. М. Гольдфарба.— М.: Знание, 1985.
Муромцев Г. Сельскохозяйственная биотехнология: Состояние, перспективы развития.— Международный сельскохозяйственный журнал, 1986, № 3, 59—61.
Попова Т. Е. Развитие биотехнологии в СССР.— М.: Наука, 1988.
Реннеберг Р. Эликсиры жизни: Пер. с нем.— М.: Мир, 1987.
Тузова Р. М. Микроорганизмы на службе животноводства.— Минск: Ураджай, 1985.
Шигаева М. X. Путешествие в мир невидимок.— Алма-Ата: Наука, 1979.
Яковлев В. И. Технология микробиологического синтеза.— Л.: Химия, 1987.
Открытие нового мира
Диковинные «зверушки» Антони ван Левенгука
«Он, кажется, начинает сходить с ума»,— шушукались между собой жители голландского города Делфта — соседи весьма уважаемого лавочника Антони ван Левенгука (1632—1723), который с некоторых пор стал упрямо утверждать, что в каждой капле воды, взятой из дождевой бочки или из городского канала, содержится, подумать только, больше живых существ, чем имеется жителей во всей Голландии.
Всё началось с того, что Левенгук обучился у одного оптика на ярмарке искусству шлифовки линз. После этого он с подлинной одержимостью стал изготавливать для себя всё более сильные увеличительные стекла. С помощью самодельных «микроскопов» ему удалось достигнуть поразительных увеличений. Лавочник мог часами просиживать, забавляясь тем, что тонкий овечий волосок становился под его микроскопом толстым канатом; он разделял под микроскопом на отдельные части мушиную головку, рассматривал блох и вшей.
Антони ван Левенгук за своим микроскопом.
Однолинзовый микроскоп Левенгука, с помощью которого любознательный голландец достиг почти 280‑кратного увеличения. Исследуемый материал крепился на острие микрометрического винта и передвигался перед линзой.
Однажды Левенгуку пришла в голову мысль посмотреть под микроскопом каплю воды из дождевой бочки. Каков же был его испуг, когда он увидел скопище маленьких существ! Они резво плавали взад и вперёд и, казалось, играли друг с другом! Существа эти были в тысячу раз меньше, чем глаз вши. По настоянию одного из своих друзей Левенгук в 1673 г. написал исполненное воодушевления письмо в самое представительное научное учреждение того времени — Лондонское Королевское общество [2]. Учёные мужи с удивлением знакомились с описанием «жалких маленьких зверушек», как называл Левенгук обнаруженных им диковинных крохотных созданий. «Они останавливаются, одно мгновение кажутся неподвижными, затем начинают вращаться со скоростью волчка, и траектория их движения не больше окружности песчинки. Я должен сказать,— писал в своём послании дотоле никому неизвестный лавочник,— что я никогда ещё не видел такого впечатляющего зрелища, как эта жизнь тысяч крохотных созданий, обитающих в одной-единственной капле воды».
Вот так голландский лавочник открыл человечеству новый мир — мир микроскопически малых живых существ — микроорганизмов.
