Владимир Вакула - Биотехнология: что это такое?
Правда, мне могут возразить, что человек уже не год и даже не столетие, а тысячелетиями вмешивается в ход эволюции. И ничего, до сей поры все вроде бы обходилось.
Да, обходилось. Но делал-то он прежде это косвенно, главным образом - путем негативного влияния на окружающую среду в процессе своей хозяйственной и «преобразующей» деятельности. Теперь же, получив возможность использования рекомбинантной ДНК, человек впервые за всю историю своего существования сможет самым непосредственным образом влиять на темпы и характер сокровеннейших эволюционных процессов.
Так не рассматривать ли нам открывшуюся перспективу как внезапно обретенное безграничное властвование Homo sapiens над природой? Конечно же, нет. Не властвование, а все возрастающую ответственность перед жизнью на Земле приобрели люди, проникнув в еще одну ее тайну. То же самое и в равной степени относится и ко всем другим направлениям научно-технического прогресса, а игнорирование их потенциально вредных последствий означает отказ от попытки контроля над курсом, которым можно и должно идти планете во имя спасения всего живого на ней.
Общеизвестно, что война — не что иное как крайнее выражение того же самого научно-технического прогресса. Но есть и другие, не менее драматические его проявления с, прямо скажем, непредсказуемыми последствиями. Вот почему, когда мы говорим, что главное условие выживания человечества — это мир, за который, не жалея усилий, борется наша страна, мы просто обязаны помнить и о другом важнейшем условии благополучия Земли — о восстановлении экологического равновесия в природе. Задача эта глобального масштаба, и в ее решении обязано принять участие все человечество. Средств же для разрешения этой проблемы сегодня более чем достаточно. И среди них наиболее мощное и действенное — новейшая биотехнология, возможности которой беспредельны, а методы всеобъемлющи. Вот почему, заканчивая это свое небольшое обращение к читателю, я хотел бы перечислить их все «поименно», в той самой последовательности, в которой называл эти методы академик Ю. А. Овчинников, с именем которого связано становление новой биотехнологии в нашей стране.
Итак, генетическая, клеточная, белковая инженерия и инженерная энзимология — те главные области и методы биотехнологии, что определяют сегодня результативность многих направлений научно-технического прогресса. О них и пойдет речь в книге, которую вы держите сейчас в руках. Но, знакомя вас с ее собственными достижениями и успехами других областей НТР, испытывающих непосредственное влияние и воздействие биотехнологии, я искренне надеюсь, что сумею удержаться на всем протяжении рассказа «в рамках» третьей стадии популяризации. Дело в том, что по мнению одного из ведущих американских популяризаторов науки Лоуренса Лессинга, удостоенного, кстати, за свою деятельность высшей награды Американского химического общества, научно-популярная литература, включающая в себя и репортерство, прошла в своем развитии три стадии.
На первой из них основным содержанием, а значит и задачей популяризатора, была и оставалась на долгие годы сенсационность. А мерой оценки — возглас удивления, исторгнутый читателем: ух ты, как здорово! На второй — от него потребовался предельно простой и одновременно точный рассказ о конкретной проблеме, решаемой наукой. И, наконец, третья стадия... Ее статус оказался еще более строгим, а тот, кто до нее «дорос», брал на себя обязательства не только сообщать своим читателям о научно-технических достижениях, но и интерпретировать их преимущества и предполагаемые недостатки (поскольку они не всегда проявлялись тотчас).
Попытаемся и мы с вами воспользоваться «призмой» третьей стадии. Что-то откроет нам «магический кристалл» науки?..
Начнем с основ...
Груша-сейф
О биотехнологии сегодня наслышаны все. Она — модная тема газет и журналов, ее достижениям посвящены радио- и телепередачи, а за успехами напряженно следят и специалисты, и люди, совершенно в науке не сведующие.
В чем же секрет такой популярности? Думается, что причин здесь сразу несколько. Во-первых, в самом появлении на свет этого загадочного термина уже содержится элемент сенсации. Как это — биотехнология? Разве слово «жизнь», а именно так переводится с греческого «био», сочетаемо с «технологией» — способом, методом индустриального производства?
Была и вторая причина, по которой молодая наука и одноименный научный метод, а несколько позднее — целое направление научно-технического прогресса, стали предметом жгучего интереса общественности всех стран. Дело в том, что достижения биотехнологии наших дней все чаще базируются на достижениях генетики, представляющей собой ни мало ни много подлинный взлет пытливой человеческой мысли, проникшей в самые интимные механизмы сущего. Союз этих двух наук способен творить такие чудеса, что с высот объединенных усилий действительно не всегда просто разглядеть то, что стало в свое время их общим объектом изучения — живую клетку, познать которую всегда стремились и та и другая. Но почему столь важным представляется ученым ее изучение?
Да потому, что все на Земле начиналось когда-то с одноклеточных организмов. Они и поныне — главная движущая сила великого множества глобальных процессов, происходящих на планете. От них, к примеру, зависит плодородие наших полей, взрастившее, в конечном счете, и разум и могущество самого Человека.
Плодородие — уникальное свойство природного образования — почвы. Откройте любой энциклопедический справочник или словарь, полюбопытствуйте, как именно определяется в них это понятие. Так вот, «почва — природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов».
«Живых организмов» — вот что интересует нас в данном случае. Ибо среди великого разнообразия «специализации» микроорганизмов значится и почвосозидание. И потому в восстановлении плодородия земли, все чаще и все в больших масштабах утрачиваемого под воздействием антропогенного влияния «преобразующей» природу деятельности человека, значение этих невидимых земледельцев переоценить просто невозможно. Особенно если помнить, что согласно данным тех же энциклопедических изданий почва в сельском хозяйстве — основное средство производства. Да мы и без всяких справочников это прекрасно знаем. Но весь вопрос в том, насколько разумно используется это самое «основное средство», не вредим ли мы своим вмешательством жизнедеятельности «генетически связанных горизонтов», сложным внутренним процессам биогеоценозов, в которых со всеми прочими сосуществуют и бактерии — одни из главных героев нашего сегодняшнего повествования.
Бактерии — одноклеточные организмы, относящиеся к самым древним на Земле, еще «доядерным» формам, так называемым прокариотам, о жизнедеятельности которых можно было бы поведать много любопытного. Но ограниченные избранной темой остановимся лишь на способах их питания. Так вот, одни из них всегда предпочитали «диету» органическую и потому получили имя «гетеротрофов» (то есть питающиеся другими).
Другие стали автотрофами, что означает дословно в переводе с греческого — питающиеся сами. При строгом дефиците органики на Земле, когда жизнь на ней была представлена одними микроорганизмами, питаться самому означало единственное — научиться утилизировать неорганику, превращая ее в органику. Так бактерии взяли на себя функции уникальных посредников между «живым» и «мертвым», как бы соединив тем самым воедино все три стихии нашей планеты — землю, воду и воздух.
Здесь, вероятно, самое время упомянуть об одном весьма курьезном случае, память о котором летопись истории науки, бережно хранящая в своих анналах разные факты, свидетельства и даже анекдотичные случаи из ее становления, донесла до наших дней. Произошел он во Франции в самом конце XVIII столетия. Здесь «по вине» компетентнейшей из комиссий, возглавляемой самим Лавуазье, один из главных элементов земной атмосферы нарекли «безжизненным» (именно так звучит в переводе с латинского слово «азот»).
Между тем, в состав каждой белковой молекулы входит азот, а значит, ему наряду с кислородом обязана своим возникновением жизнь, поскольку при всей сложности и многогранности ее проявления она лишь форма существования белковых тел.
Азот — это три четверти земной атмосферы. Он — составная часть органических и неорганических соединений и потому вездесущ. Он — в реках, морях, океанах. Мы каждую секунду вдыхаем и выдыхаем его. Но, увы, не усваиваем... И только крохам микроорганизмам оказалась по плечу столь сложная и необычная работа, как ассимиляция молекулярного азота. Прославленные «имена» отдельных родов бактерий, специализирующихся на усвоении атмосферного азота, известны науке давно. Это, прежде всего, азотобактер, клостридиум, ризобиум. Так что на символической Доске почета, существуй такая в действительности, их «имена» за великие заслуги перед человечеством были б в первую очередь высечены на мраморе. А вслед за тремя вышеназванными родами такой чести, вероятно, удостоились бы и цианобактерии, обитающие в почве, водах, рисовых чеках. Те самые бактерии, что заставляют, к сожалению, все чаще «цвести» многие наши водохранилища, пруды, реки и озера. Осклизлая ряска в считанные дни затягивает еще вчера чистую зеркальную гладь, перекрывая доступ кислорода в глубь водной толщи. Гибнут рыбы, растения, насекомые.
