Биотехнология: что это такое?

Все «за» и «против»

Груша со стрелками

Семь лет назад в одной из онкологических клиник Парижа почти одновременно скончалось четверо больных. Сколь ни прискорбным было это событие, все же судьбой умерших навряд ли так живо заинтересовалась бы общественность страны, погибни они при иных обстоятельствах. Дело в том, что эти четверо в числе других обреченных болезнью на гибель людей получали внутривенно интерферон. И хотя всем четверым, в надежде вырвать их из жестоких клещей судьбы, делали еще и инъекции очень токсичных химиотерапевтических средств, а также применяли к ним отнюдь не щадящие радиологические методы лечения, гибель больных все же напрямую связали с интерфероном.

Но почему? В первую очередь потому, что использование этого препарата в медицине было тогда опытным, экспериментальным делом. К тому же для лечения больных применялся недостаточно очищенный интерферон: совершенных способов его очистки в ту пору еще тоже не существовало. Так что предугадать, какие именно последствия мог «выдать» недоочищенный препарат, не могли даже самые опытные терапевты и онкологи. Кроме того, наука тех лет еще не знала, как, каким образом воздействие данного препарата на организм сочеталось с влиянием на него других мощных медикаментозных средств, применявшихся для спасения людей, погибавших от рака. Одним словом, врачи-онкологи в первую очередь «заподозрили» интерферон, в нем усмотрев первопричину несчастья. И фирме «Инститют Пастер продюксьон» было запрещено производить и поставлять медицинским учреждениям Франции недоочищенный препарат. Запрещено, несмотря на то, что его противогриппозное действие уже тогда было несомненным. Да и при других заболеваниях интерферон явно улучшал общее состояние больных, заметно повышая их сопротивляемость инфекции.

Аналогичную осторожность в применении не до конца изученного препарата проявил в свое время и совет медицинских исследований Великобритании, отметив лишь «возможную противоопухолевую активность» вещества (речь идет об интерфероне, выделенном с помощью моноклональных антител. — Авт.), но подчеркнув при этом необходимость проверки, «действительно ли интерферон полезен для лечения отдельных или всех видов рака».

Провал на первом месте

С тех пор, как говорится, немало воды утекло, изменилась и усовершенствовалась технология производства интерферона, да и клинические исследования выявили многие его достоинства и недостатки. Причем, как оказалось, большинство последних можно нивелировать, сведя на нет если не все их нежелательные воздействия на организм, то, по крайней мере, большинство.

И все же, к сожалению, интерферон так и не стал тем долгожданным чудодейственным средством, которое, по предсказанию многих ученых (а не эмоционально неуравновешенных, не посвященных в проблему людей, склонных выдавать желаемое за действительное), явилось бы уже к концу 80-х годов чуть ли не панацеей от всех видов рака. Не состоялось это весьма обоснованное предсказание прежде всего в силу разрозненности предпринимаемых усилий. А отсюда вывод: только скоординированная и соответствующим образом контролируемая проверка исследований этого препарата в состоянии выявить истинную картину его клинической результативности. Для чего, разумеется, необходимо сконцентрировать усилия всех медиков мира, противостоящих сегодня онкологическим заболеваниям на разных континентах планеты. Ибо рак, как известно, не знает границ, социального неравенства и национальных особенностей, с одинаковой беспощадностью убивая бездомного негритянского происхождения и суперобеспеченного отпрыска королевских кровей европейской династии.

Между тем не только Великобритания, Франция и США к тому времени всерьез работали над проблемой интерферона, о чем достаточно широко был информирован научный мир. Первый международный семинар по интерферону был проведен в августе 1983 года не где-нибудь, а на Кубе, где в конце того же года в составе советской делегации мне посчастливилось побывать. Помню, какое неизгладимое впечатление произвело на всех нас посещение Кубинского центра биологических исследований, находившегося в подчинении Биологического фронта, председателем которого был в то время президент Кубинской академии наук профессор Торрес. Уже тогда здесь было налажено производство α-интерферона из донорской крови, а в лабораториях Центра полным ходом шли работы по получению β- и γ-интерферонов генноинженерным способом.

Интерфероном α здесь лечили больных различными видами рака, причем в некоторых случаях (например, при раке грудной железы) в комбинации с γ-интерфе-роном получали самые обнадеживающие результаты. Поучительна и сама история создания Центра. Началась она с того, что четверо кубинских специалистов были командированы на 50 дней в Финляндию для ознакомления с технологией производства интерферона. Возвратившись на родину, они за неделю собрали из арендованного оборудования установку, и через 45 дней уже получили на ней первый лейкоцитарный интерферон.

Нужно сказать, что события развивались на удивление стремительно. Исследователи были приглашены на встречу с Фиделем Кастро, на которой и было решено создать Центр биологических исследований.

Проектирование Центра началось на следующий же день, а сроки его сооружения оказались поистине рекордными. Достаточно сказать, что при весьма больших объемах капиталовложений возведение корпусов, отделка и сдача их «под ключ» медикам заняли всего лишь полгода. (Сравните-ка с тем долгостроем, к которому, к сожалению, мы все уже привыкли. Наши клиники и больницы возводятся даже не годами — пятилетками.) Поражал и энтузиазм, с которым трудились в Центре кубинские коллеги, — по 14—16 часов в сутки, включая субботние и воскресные дни. Под этот, суровый график было подстроено и расписание всех служб, вплоть до работы столовой. Научный и обслуживающий персонал Центра — в основном молодежь. Отбиралась она весьма придирчиво из лучших выпускников кубинских вузов: сначала кандидатов для работы в Центре было девяносто, а затем осталось только тринадцать.

Уже первые результаты деятельности Центра оказались столь многообещающими, а перспективы исследований столь широкими, что кубинское руководство продолжило взятую линию на расширение в республике работ в области биотехнологии и приняло решение о создании еще одной научно-исследовательской организации — Центра генной инженерии и биотехнологии. И сразу же закипела работа. Начался выбор варианта проекта, командированы специалисты в Швейцарию, Францию...

Одним словом, в конце 1983 года кубинским товарищам уже было что нам показать, а нам — на что посмотреть и чему у них поучиться. Так, в лаборатории иммунохимии Центра научных исследований Министерства высшего образования Кубы мы стали свидетелями того, как проводится диагностирование тяжелых наследственных заболеваний с помощью методов иммуноферментного анализа, основанных на обнаружении в организме будущих матерей особого белка — так называемого фетапротеина. И тогда же, в 1983 году, мы познакомились с заветной мечтой кубинских медиков — создать целую сеть диагностических пунктов, охватывающих всю территорию республики.

Но, как видим, в более глобальном масштабе и поныне использование биотехнологических средств, в том числе и интерферона, в клиниках все еще ограничено. И не только в силу недостаточной изученности и отсутствия общей методики их применения, но и целого комплекса этических и профессиональных проблем, неизменно встающих перед врачом, пользующим лекарственное вещество генноинженерного происхождения. Так, до сих пор не определены конкретные критерии отбора пациентов, для лечения которых интерферон предписан. А это значит, что врач по-прежнему стоит перед дилеммой — отдать предпочтение новому методу или ограничиться старым, традиционным, пусть не столь эффективным, но зато в достаточной степени предсказуемым.

Вот почему медик, оказывающийся перед подобным выбором, руководствуется, как правило, следующими соображениями: терапевтические последствия использования интерферона проявятся не менее чем лет через пять, а спасать человека нужно сегодня, сейчас, немедленно. Когда же критическая ситуация минует — приблизительно так рассуждает врач, — организм спасенного сможет оказаться в состоянии справиться с бедой (разумеется, если она все-таки проявится). И с такой аргументацией, согласитесь, спорить очень трудно.

Но так или иначе информировать пациента о том, чем чревато для него впоследствии применение такого рода лекарства, специалист-медик просто обязан. Соблюдение этого требования обязательно не только в отношении интерферона, но и всех препаратов, ведущих свое происхождение от новой биотехнологии. Вот тут-то мы и встречаемся, как правило, с вопиющими просчетами и недоработками научной популяризации и пропаганды, выливающимися в конечном счете в столь же вопиющую безграмотность населения, имеющего самые смутные представления о том, какие «за» и «против» несут ему новейшие достижения биотехнологии. Это, разумеется, относится не только к нашей стране. Так, весьма любопытны и очень поучительны результаты опроса, проведенного во Франции еще семь лет назад. Его организаторы ставили своей задачей выяснение общественного мнения по поводу широкого использования генетических манипуляций. Так вот, против высказались 36 процентов опрошенных, 33 процента их поддержали, 31 процент участвовавших в анкетировании, как оказалось, собственного мнения по данному поводу не имели.

Опрос выявил и еще один любопытный аспект изучаемого явления: 94 процента опрошенных (имеющих, кстати, как правило, высшее университетское образование) обладали хоть какими-то представлениями о генетической инженерии. Причем большинству анкетируемых (74 процента) было не более 24 лет. 71 процент из них были знакомы со словом «хромосома», 59 процентов имели смутное представление о гене, а 74 процента не могли даже объяснить понятия «биомасса».

Два человека завязывают глаза друг другу

Разумеется, положение с информированностью населения по проблемам биотехнологии на сегодня несколько изменилось, причем в лучшую сторону. И причин тому сразу несколько. Во-первых, своеобразным ликбезом в области биотехнологических знаний явилось включение в школьные программы многих стран мира, в том числе и нашей, изучение основных положений генетики. Так что все эти «ДНК, хромосомы, РНК, гены» и прочие, еще недавно считавшиеся сугубо специальными, термины постепенно вошли в наш будничный обиход как привычные, а главное, абсолютно понятные слова. А то, что понятно, как известно, уже не воспринимается отпугивающе загадочным. Есть и другие причины, по которым, хотим мы того или нет, чисто биотехнологические термины все чаще проникают в общечеловеческий обиход.

Главная из них в том, что биотехнологическая продукция все стремительнее завоевывает международный рынок, все полнее и всестороннее удовлетворяя практические нужды человечества. Между тем пропаганда достижений биотехнологии, как правило, отстает от темпов ее вторжения в жизнь. Отсюда и тот самый печально знаменитый разрыв между информированностью населения о возможных негативных воздействиях биотехнологической продукции на человека, животный мир и окружающую среду и случаями реального проявления такого воздействия.

Между тем опыт международного сотрудничества в области биотехнологии убедительно доказывает, что подобных «ошибок» можно и должно избежать, для чего прежде всего необходимо предвидеть, какими именно путями в ближайшие двадцать, тридцать, пятьдесят лет пойдет развитие биотехнологии.

Что же по данному поводу думает наука? Мнений на этот счет, разумеется, существует несколько. Но самые авторитетные из них сводятся к тому, что микробиология, например, еще до 2000 года порадует человечество созданием азотфиксирующих растений (причем называется даже более или менее конкретная дата — 1995 год), что неизменно приведет к революционным изменениям в сельском хозяйстве.

Уже в ближайшие годы биотехнология прославится: созданием сортов сельскохозяйственных культур, устойчивых к традиционным вредителям; селекцией микроорганизмов, способных продуцировать заменители нефтехимикатов; использованием методов генетической инженерии для лечения наследственных болезней, например, победит такой грозный недуг, как серповидно-клеточную анемию (тяжелейшее злокачественное малокровие, при котором неполноценные эритроциты имеют не традиционно округлую, а серповидную форму), предположительно уже в 1993—2010 годах.

Перечень благ, ожидаемых человечеством от все возрастающих возможностей биотехнологии, можно было б продолжать и продолжать. Есть среди них и использование генетического скрининга для обнаружения и изъятия из генома конкретных участков, кодирующих врожденные дефекты. А как вы отнеслись бы, например, к омоложению организма с помощью «пресечения» программы старения, заложенной в нем самой природой? Или даже к повертыванию этой программы «вспять»? Разумеется, до определенных пределов, иначе процесс «омолаживания» может зайти, как о том пишут многие фантасты, столь глубоко, что завершится, пожалуй, возрастом младенчества.

Не сомневаюсь, что все эти «проекты» и помыслы рассматриваются вами как фантастика чистой воды. И напрасно. Правда, вот сроки реализации этих и им подобных дерзостных планов называются, на мой взгляд, даже самыми авторитетными службами прогноза чересчур оптимистические. Но кто знает, может, «провидцы» и правы, ведь действительность нередко оказывается смелее самых «космических» мечтаний.

Не собираясь опровергать ни самих предполагаемых генноинженерных вмешательств в природу, ни сроков проведения, хочу, однако, сказать о достаточно серьезной опасности, подкарауливающей человечество именно на этом поприще. Взять хотя бы такую злободневную проблему, как перенос гена азотфиксации, изъятого из бактерии, в геном злакового растения.

Подумаем-ка вместе, хорошо это или плохо.

О чем же здесь думать, удивится читатель. Любой агроном скажет вам, что, обладай та же пшеница уникальным свойством усваивать молекулярный азот воздуха, и ее урожайность мгновенно возросла бы в два, а то и в три раза. И это без всяких дополнительных капиталовложений! К тому, же производство зерна оказалось бы чрезвычайно выгодным, ведь поле, на котором произрастала бы такая пшеница, не нуждалось бы в подкормке азотными удобрениями. А значит, и их производство тоже можно было б сократить, что опять же приносило бы значительную экономию средств, столь необходимых народному хозяйству.

Да что говорить, наделить даром азотфиксации одни злаковые растения — значит полностью решить продовольственную проблему.

Что ж, не спорю, заманчивые перспективы. Но, памятуя о них, день и ночь работая над реализацией поставленной задачи, микробиолог или биотехнолог должен, просто обязан помнить, что у каждой медали есть, к сожалению, еще и оборотная сторона. Применительно же к обсуждаемой теме эта «теневая сторона» достижений биотехнологии может проявиться в том, что микроорганизмы, созданные, допустим, с единственной целью наделения свойствами азотфиксации злаковых растений, расселятся вопреки планам и желанию экспериментаторов в почве. А это значит, что тем же свойством азотфиксации станут обладать и другие растения, произрастающие на той же почве, входящие в тот же биоценоз. И кто знает, сохранится ли при этом в нем экологическое равновесие или оно рухнет, сломается под воздействием искусственно привнесенных и очень жизнеспособных начал? И не окончится ли такое вторжение катастрофой для всего живого сообщества, складывавшегося веками, а то и тысячелетиями?

Завод и горы на бревне

Или взять другой пример, помимо желания просматривающийся среди грядущих перспектив биотехнологических новаций. Я имею в виду прежде всего опыт работы генетической инженерии не с патогенными, вызывающими то или иное заболевание микробами, а с бактериями, широко распространенными и в окружающей среде, и в организме человека. Например, в его кишечнике, желудке, на слизистых. С одной стороны, казалось бы, «общение» с непатогенными организмами сулит одни заманчивые перспективы. Ведь ждать беды от «безобидных» бактерий вроде бы даже и неразумно. А с другой — не учитывать возможность появления угрозы здоровью и благополучию человечества как раз в данном случае было бы преступной халатностью. Ну в самом деле, кто может гарантировать, что специально сконструированные с помощью методов генетической инженерии штаммы не вырвутся из-за стен лаборатории и очень легко не впишутся в окружающую среду, поскольку это их родная среда? Недаром же среди множества гипотез о происхождении вируса СПИДа есть и предположение о том, что возбудитель этого грозного заболевания — не что иное, как тот самый лабораторный затворник, «дорвавшийся» до свободы.

Жизнь уже не раз и не два вносила поправки в те весьма заманчивые перспективы, которые открывала биотехнология перед человечеством. А поскольку эти поправки, как правило, весьма и весьма разочаровали нас в самых радужных надеждах, то общественное мнение немедленно меняло свое искреннее расположение к тому или иному веществу, полученному с помощью биотехнологических методов, на не менее праведный гнев.

Так, например, произошло и с оценкой уже упоминавшегося в этой книге аспартама. Как известно, это искусственно созданное вещество — синтетический интенсивный подсластитель - стало предметом всеобщего интереса в США еще в 1981 году. По крайней мере, именно тогда он появился в американских магазинах под многообещающим названием «Nutra Sweet», а уже через шесть лет о том же самом веществе наиболее популярные газеты и журналы страны иначе как «о сладкой отраве» не упоминали. И это после того, как в надежде избавиться от избыточного веса, одновременно не отказывая себе в сладком, на аспартам перешла чуть ли не вся Америка. О его популярности можно судить хотя бы по такой официально называемой цифре его потребления: 3500 тонн в год, а в пересчете на сахарный эквивалент сладости (аспартам слаще сахара в 200 раз) это составляло 700 тысяч тонн в год. Вот какое колоссальное количество аспартама потребляли пищевая и кондитерская промышленность США. Большая часть его расходовалась на производство всевозможных напитков, которые расходились по всем штатам страны в огромных количествах.

Так с чего же началось «развенчивание» аспартама? С возникновения тех самых сомнений, которые появились у исследователей еще на заре испытаний, перед «запуском» данного вещества на массовый индустриальный поток. Дело в том, что задолго до неслыханной популярности этого подсластителя, он был «заподозрен» в том, что, употребляемый даже в нормальных, не чрезмерных дозах, способен изменять «химию» мозга.

Но раз такие подозрения существовали, как же вещество, пусть предположительно способное нанести столь тяжкий урон здоровью человека, все-таки появилось на прилавках магазинов? — сам собою напрашивается здесь вопрос.

Не располагая точными сведениями по данному поводу, могу лишь предположить, что события, вероятно, развивались приблизительно так: лабораторные изучения воздействия аспартама на отдельные ткани и органы человека и на весь организм в целом, безусловно, велись. Но они, по всей видимости, не ставили своей задачей выявление его длительного влияния на организм. А ограничивались, опять же предположительно, отдельными проверками.

Между тем, когда «эксперимент» был поставлен ни мало ни много как в масштабах такой гигантской страны, как США, а употребление аспартама превысило употребление того же сахара, скрытый порок этого вещества проявился весьма отчетливо.

По крайней мере, на сегодняшний день уже несколько весьма авторитетных научных лабораторий располагают доказательством того, что поведенческие реакции человека меняются даже под влиянием небольших доз этого подсластителя. Например, докладывая в Вашингтоне на специально созванной информационной встрече (май 1987 года) о результатах проверки, организованной в бостонской больнице Бет Из-раэль, один из исследователей рассказал следующее: нескольким добровольцам, изъявившим желание участвовать в довольно рискованном эксперименте, в ежедневный рацион питания включили аспартам. Он давался испытуемым в количествах, несколько превышающих те, которые обычно употребляют сладкоежки.

Уже первый день эксперимента выявил ухудшение показателей в тех тестах, с помощью которых специалисты, как правило, определяют те или иные отклонения в деятельности головного мозга. Чем дольше длились испытания, тем большие отклонения от нормы выявляли экспериментаторы. Так, все без исключения испытуемые страдали от тяжкой головной боли и у всех отмечалось головокружение.

Разумеется, столь серьезные симптомы нарушения здоровья людей, употребляющих аспартам, потребовали и столь же серьезного изучения причин, приводящих к резкому сбою обмена веществ в организме, особенно в головном мозге.

Как выяснилось, причиной урона, наносимого аспартамом организму обследуемых, стал так называемый фенилаланин — аминокислота, входящая в состав аспартама. Кстати, эта аминокислота и в «чистом» виде широко рекламируется в Штатах и продается там в качестве «здоровой» пищевой добавки. Но фенилаланин — составная часть не только аспартама, она неотъемлемая составная всех белков вообще. Однако в том случае, если данная аминокислота поступает в мозг в составе белков, участвующих в обмене веществ, то есть естественным путем, ее уровень никогда не превысит нормы, поскольку другие аминокислоты, также участвующие во внутриорганизменном обмене, препятствуют поглощению мозгом фенилаланина.

Науке доподлинно известно, что фенилаланин — та самая аминокислота, которая способна оказывать на нервную систему чрезвычайно тяжелое токсическое действие. Существует даже наследственное заболевание, известное под названием фенилкетонурия, обусловленное ее избыточностью. Дети, родившиеся на свет с этим тяжелым недугом, страдают умственной отсталостью, подвержены тяжелым судорогам, а причины этой болезни кроются во врожденном дефекте фермента фенилаланингидроксилазы.

Болезнь наносит непоправимый урон интеллекту. Правда, последнее время и у нас в стране, и за рубежом это заболевание лечится специально разработанной диетой. Однако курс лечения чрезвычайно сложен, поскольку назначают его с первых дней рождения младенца. А это, как вы сами понимаете, связано с ранним выявлением болезни, что не всегда и не везде возможно, поскольку требует диагностических методов высочайшего уровня.

Последние достижения медицинской генетики установили, что эффективно усваивать фенилаланин могут даже не все здоровые люди, поскольку некоторые из них (до 2%) располагают только одной полноценной копией гена фенилаланингидроксилазы, а не двумя, как предписано природой. И потому дополнительное введение в их организм этой аминокислоты не только значительно повышает ее уровень в крови, но и представляет серьезную опасность деградации мозга.

Эти данные подтвердил своими наблюдениями доктор Л. Элсас из Медицинской школы университета Эмори. Он наблюдал как раз тех людей, что обладают всего одной полноценной копией гена фенилаланингидроксилазы. Дополнительное получение фенилаланина вызывало у них замедление мозговой активности уже при получении в сутки тридцати четырех миллиграммов этого вещества на килограмм веса.

Между тем, как считают исследователи из Медицинского колледжа Иллинойского университета (г. Чикаго), ежедневный прием аспартама в количествах до 100 миллиграммов на килограмм веса скорее правило, чем исключение. В США официально установленной ежедневной дозой приема аспартама считается 50 миллиграммов на килограмм веса.

Доза эта не вымышленное, взятое на основании абстрактных рассуждений количество вещества, а установленная Управлением по контролю качества пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США норма. И самое неприятное во всей этой «аспар-тамовой» истории заключается, пожалуй, в том, что даже соблюдение такой нормы приводит к негативным последствиям для употребляющих это вещество людей. По крайней мере, крупнейшие специалисты в области медицинской генетики считают употребление пятидесяти миллиграммов этого подсластителя на килограмм веса тела в сутки для беременных женщин чрезмерным, что может пагубно сказаться на здоровье самой женщины и будущего потомства.

Негативное воздействие аспартама наблюдалось исследователями не только у людей, но и у подопытных животных. У крыс, например, большие дозы этой аминокислоты снижают синтез важнейшего нейромедиатора — дофамина, У животных появляются судороги, заметно меняется поведение. И хотя, как заявил на информационной встрече глава компании, производящей аспартам, ни одна пищевая добавка не подвергалась столь тщательной оценке, как эта аминокислота, организаторы встречи (Массачусетский технологический институт) подчеркнули необходимость введения нового законодательства, предполагающего постоянный контроль за безопасностью данного вещества и всевозможных его негативных проявлений.

Голова человека в конфетах

Такое дополнение к законодательству тем более необходимо, что строгий контроль за воздействием на организм того или иного вещества в США предполагается только в том случае, если оно относится к «разряду» лекарственных. Для пищевых добавок, к числу которых принадлежит, по мнению вышеупомянутого Управления по контролю, аспартам, столь строгие оговорки не предусмотрены. И, как вы могли убедиться, зря.

Закончить же печальную историю аспартама мне хотелось бы обращением к нашим отечественным биотехнологам, уже работающим над технологией производства того же подсластителя. Все ли выводы сделаны вами, коллеги, пока что из чужого горького опыта? Ведь ситуация, на мой взгляд, складывается такая, когда лучше вовремя остановиться, нежели потом долго исправлять очень трудно исправимое.

«Биотехнология — это новый этап синтеза современных биологических знаний и технического опыта», — говорил академик Ю. А. Овчинников еще семь лет назад. И словно в продолжение его мыслей в предисловии к книге Б. Циммермана «Биобудущее» знаменитый Френсис Крик, тот, что совместно с Дж. Уотсоном «увидел» и построил модель ДНК в виде двойной спирали, повторил чуть позже то же самое. Повторил по-своему, по-криковски. «Неудивительно, — сказал он, — что это новое знание (биотехнология. — Авт.) и власть, которую оно принесет, по-видимому, окажет громадное влияние на нашу цивилизацию не только в отдаленном будущем, но и в течение продолжительности жизни большей части читателей этой книги».

Так оно, собственно, и есть. Мы столь многим обязаны биотехнологии, что уже сегодня оказываемся в состоянии решать вопросы, о которых еще недавно со всей откровенностью говорили — «неподъемные». Но увлеченные доставшейся нам властью, не всегда помним, к сожалению, о том, сколь бережно и разумно должны ею пользоваться. Между тем многие аспекты биотехнологического могущества еще изначально вызывали тревогу даже у создателей новых методов. Припомните-ка, например, историю вакцинации. Опасность применения живых культур ослабленных микроорганизмов довлеет над человечеством и поныне. И не только в тех случаях, когда нашему здоровью непосредственно угрожает тот или иной возбудитель, оказывающийся в состоянии при внедрении в организм «перебороть» его защитные силы.

С тех пор как вакцинация стала действенной профилактической мерой в ветеринарии, возникла и угроза заражения патогенными организмами окружающей среды. Прекрасно сознавая это, мы все ж предпочитаем жить под дамокловым мечом данной угрозы, нежели отказаться от профилактической вакцинации животных. Слишком уж несопоставим урон от возможной вспышки эпизоотии (так называются эпидемии животных, вызванные патогенными микроорганизмами) с потерями от отдельных случаев заболевания.

Представьте себе, что корова или лошадь, вакцинированные против желудочно-кишечной инфекции, возбудителем которой является микроорганизм сальмонелла, заболели настоящим тяжелейшим сальмонеллезом. Животные, как известно, правилам гигиены не обучены, и потому единственной мерой, с помощью которой можно было бы предотвратить в таком случае дальнейшее распространение инфекции, может стать только строгий карантин. Это санитарно-профилактическое мероприятие, прямо скажем, не из самых приятных, да еще к тому же и не всегда высокоэффективно.

Но чем можно его заменить, чтобы решительно пресечь дальнейшее распространение ставшей неуправляемой инфекции? Только искусственным созданием такого штамма микроба-возбудителя, который просто не в состоянии существовать вне организма животного, а на основании его — экологически чистой вакцины, «голубой мечты» всех санитарно-эпидемиологических и зооветеринарных служб.

Недавно такая вакцина наконец-то стала реальностью. Ее авторы — сотрудники Научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи АМН СССР и исследователи Лейпцигского института медицинской микробиологии и эпидемиологии имени К. Маркса (ГДР) при помощи методов генетической инженерии придали сальмонеллам, на основе которых затем и была изготовлена вакцина, особую сверхчувствительность к некоторым веществам, постоянно пребывающим в наши дни в окружающей среде. А если конкретнее — к тем поверхностно-активным веществам, которые входят в состав практически всех синтетических моющих средств. И хотя ситуация сложилась при этом весьма парадоксальная — ведь получалось, что именно моющие вещества защищали от патогенных микробов окружающую среду, серьезными загрязнителями которой они сами, к сожалению, являются, — новая вакцина прекрасно выдержала строжайшую экспериментальную проверку.

Впрочем, биотехнологии к парадоксальности не привыкать. Причем такие ситуации случаются при решении самых разных проблем, когда «интересы» одной из них неожиданно оказываются естественным продолжением другой. И здесь, наверное, самое время упомянуть и о гидролизной промышленности, с которой, собственно, и начиналось в нашей стране становление биотехнологии.

Гидролизная промышленность, как известно, основана на переработке самого разного растительного сырья (неделовой древесины, отходов деревообрабатывающей промышленности, отходов сельскохозяйственного производства — соломы, кукурузной кочерыжки, хлопковой и рисовой шелухи и т. п.) в продукцию, широко используемую в народном хозяйстве, — кормовые дрожжи, ксилит, фурфурол, этиловый спирт, антибиотики, органические кислоты и т. д. Для получения всего этого богатейшего ассортимента используются методы, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов. Однако и сама исходная продукция гидролизной промышленности (раствор углеводов — Сахаров) — не что иное, как прекрасное сырье для набирающей силу биотехнологической индустрии. Общеизвестно, что любое растительное сырье состоит из двух компонентов — клетчатки, которую чаще всего называют целлюлозой, и «инкрустирующего» вещества — лигнина — сложной смеси ароматических углеводородов. И вряд ли кому-нибудь из читателей этой книги неведомо, что переработкой стандартной древесины у нас в стране занимается целлюлозно-бумажная промышленность. Но и ее и гидролизную промышленность интересует в конечном счете лишь один компонент исходного сырья, а именно — целлюлоза. Причем гидролизную — в виде раствора, а целлюлозно-бумажную — в виде твердого остатка, из которого затем будет получена бумажная масса или же так называемая вискозная целлюлоза — основа для производства искусственных волокон.

А что же лигнин? Какова его дальнейшая судьба? Он и в том и в другом случае — всего лишь побочный продукт, в большинстве своем уходящий в отход. В гидролизной промышленности, правда, небольшая часть лигнина перерабатывается в полезную продукцию, около 40 процентов — сжигается, хотя делать это настолько неразумно, что можно смело перефразировать слова Дмитрия Ивановича Менделеева, сказанные им по поводу нефти: топить лигнином — все равно что топить ассигнациями. Оставшееся количество (практически половина) — идет в отвалы. Если же учесть, что вывозимый в отвалы лигнин еще и содержит серную кислоту — катализатор процесса гидролиза, то нетрудно представить себе, какой ущерб в конечном счете он нанесет природе и народному хозяйству.

Как видите, и здесь вновь заявляют о себе те самые «за» и «против», которые вынесены в название данной главы. Только «за» и «против» несколько иного свойства, хотя при внимательном рассмотрении проблема также сводится к потенциальной опасности для нашего с вами, дорогой читатель, здоровья.

Но в отличие от других ранее названных проблем, в данном случае от этого «против» освободиться несколько легче, наладив комплексную переработку растительного сырья. И кардинальное ее решение также может быть связано с использованием могущественных биотехнологических методов.

О микробиологической переработке растворенной целлюлозной части (из нее получается кормовой белок — гидролизные дрожжи) я уже не раз говорил и в этой и в других главах книги.

Следует, однако, сказать и об иной возможности использования данного компонента — о непосредственном скармливании гидролизных Сахаров скоту. Стоит только упарить получающиеся в результате гидролиза растворы, содержащие 2—2,5 процента сахара, до 10-процентной концентрации, и продукт под названием КГС — кормовой гидролизный сахар — готов к употреблению.

Проблемой этой у нас в стране впервые занялся академик ВАСХНИЛ, ныне вице-президент ее, а в те годы (речь идет о 10-летней давности) президент Ленинградского регионального отделения академии, Лев Константинович Эрнст и возглавлямый им научный коллектив.

Надо сказать, что в те годы нетрадиционный подход к решению самых злободневных проблем требовал от исследователей не только личного мужества, ибо все нестандартное подвергалось обструкции, но и творческой оценки сложившейся в стране и мире ситуации. Она же была следующей: чтобы «погасить» сахарный дефицит в животноводстве одной только России, валовый сбор корнеплодов — основных поставщиков Сахаров для животноводства — предстояло ни мало ни много как удвоить. А он и так представлялся очень внушительной цифрой — двенадцатью миллионами тонн. «Однако, — писала в те годы «Юность», — проблема легко перевариваемых Сахаров в случае ее успешного решения открыла бы еще одну заветную дверцу в кладовой изобилия: сахар-то не только покрывает энергетические потребности в организме, но и надежно регулирует весь обмен веществ. При наличии сахара в рационе лучше усваиваются все питательные вещества, в особенности самый трудный для переваривания компонент — клетчатка. И, что особенно важно, обогащение рациона жвачных животных сахаром позволяет эффективно использовать небелковые азотистые соединения, в том числе мочевину, и таким образом снизить дефицит протеина (белка. — Авт.). Так что же? Будь в изобилии сахар, и была бы решена проблема номер один животноводства — полноценное кормление? Бесспорно. Только сахар нужен животноводству дешевый».

Академик Л. К. Эрнст решил эту проблему, создав способ получения гидролизного кормового сахара, сырьем для которого стали отходы лесоперерабатывающей промышленности, древесина, остающаяся при санитарных порубках леса, выкорчеванные при мелиорации земель кустарник и мелколесье, каждый кубометр которых давал при переработке методом ленинградских ученых до двухсот килограммов сахара. Прекрасный гидролизный сахар получался из соломы, торфа.

Первыми поняли достоинства нового корма рабочие опытного откорма. Уж очень хорошо было мясо животных, выращенных на кормах с добавлением в рацион гидролизного сахара. Нужно сказать, что компетентнейшая дегустационная комиссия Ленинградского мясокомбината не могла обнаружить никаких вкусовых недостатков в представленных на дегустацию продуктах, отметив достоинства новой технологии откорма оценками 5 и 4.

Ветеринарно-санитарные службы были того же мнения: гидролизный сахар не токсичен и биологически доброкачествен. Тем более непонятно, в силу каких загадочных обстоятельств этот, казалось бы, столь нужный нашему сельскому хозяйству продукт не получил широкого применения. Да и выпуск его практически сведен на нет. Сегодня его производит только одно предприятие в стране — Бокситогорский биохимический завод. Производит, кстати, на основе торфа. Правда, в случае экстренной необходимости в работу по производству гидролизного сахара включается и Кировский завод.

Разумно ли такое забвение? Но продолжим рассказ о проблемах комплексного использования растительного сырья, сводящихся, как мы видим, к промышленной переработке лигнина. Перечень продукции, выпускаемой нашей промышленностью на его основе, довольно широк — до тридцати наименований. Однако ни один из них при всем желании не назовешь крупнотоннажным. Думаю, что истоки и этой беды следует искать все в той же ведомственности, нивелирующей, удушающей все попытки скоординировать действия научных учреждений и вузов, работающих по одной тематике.

Такая же печальная участь постигла до сих пор практически все научно-технические комплексы (МНТК.), созданные из многочисленных, но разнородных организаций.

Так в чем же дело? Вероятно, в отсутствии подлинной материальной заинтересованности участников многочисленных научных программ, объединений и комплексов.

Лошадь ест бревно

Ну а теперь-то, когда новый хозяйственный механизм позволяет перестроить взаимоотношения между промышленными предприятиями и наукой, что задерживает реализацию идей и планов?

Наша собственная инертность. Между тем есть реальный путь решения проблемы — разработка совместного плана конкретных действий между хозрасчетными участниками, объединенными общей заинтересованностью в повышении благосостояния как отдельного коллектива, интересы которого они представляют, так и общества в целом. И как только такие хозрасчетные взаимоотношения приобретут жизненную силу, многие «против» отомрут сами собой. Успех дела будет решать только экономическая выгода, она одна.

Взять хотя бы вопросы комплексной переработки той же древесины. В мире существует опыт экономичного, рационального и экологически чистого решения переработки этого растительного сырья. Вот что, например, предлагает канадская компания «Иотек»: древесину обрабатывают горячим паром (до 3009С), разрушая тем самым связи между ее компонентами — целлюлозой и лигнином; затем подвергают эту смесь гидролизу, только не кислотному, а ферментативному, в котором участвуют микроорганизмы. Не беда, что ферментация захватит лишь целлюлозную часть сырья, лигнин легко можно удалить с помощью хорошо известных химических методов.

Есть и другой вариант ферментативного гидролиза, когда ему подвергается не все растительное сырье, а только лигнин. Этот процесс был предложен нашими советскими специалистами — учеными упоминавшегося несколько раз на страницах этой книги Института микробиологии имени А. Кирхенштейна Академии наук Латвийской ССР — одного из флагманов отечественной биотехнологии. Для разрушения лигнина они использовали способность специально выращенного ими гриба (с длинным латинским названием) расти на гидролизном лигнине. При этом выход биомассы составлял довольно внушительную цифру — 24 процента, а содержание сырого протеина в биомассе достигало 17,5 процента.

В ряде стран (Великобритании, Швеции, Канаде) продуктивность грибов, разрушающих лигнин, пытаются повысить генноинженерным путем, клонируя ген лигно-разрушающего фермента (лигназы) в гриб, обладающий большей способностью к росту биомассы. Предлагаются и другие способы ферментативной переработки лигнина. Но все они, к сожалению, еще не привели к дешевому, экономически целесообразному промышленному процессу.

Немало трудностей встречается на пути исследователей и чисто научного порядка. Их так много, и все они столь фундаментальны, что наличие таковых послужило одному из финских исследователей поводом заявить, что их разрешение под силу лишь такой могучей стране, как Советский Союз.

Но, предположим, проблема все же решена. Что это даст народному хозяйству?

Очень многое.

Во-первых, это позволит резко повысить полноту переработки древесины (если говорить только о ней).

Во-вторых, поскольку переработка растительного сырья станет полностью безотходной и экологически чистой, то и на самих заводах исчезнет грязь, сопровождающая сегодня «выстрелы» из гидролизных аппаратов, да и на свалках лигнина больше не будет.

И, наконец, в-третьих, значительно повысятся экономические показатели работы завода. Ведь лигнин, переработанный в полезную продукцию, может принести не меньшую (а я убежден, при соответствующем выборе варианта переработки лигнина, и большую) экономическую выгоду, чем те продукты, которые являются сейчас традиционными для гидролизников. Так что надо поспешить, чтобы успеть на «поезд максимальной прибыли», не опоздать на него.

И последнее преимущество, которое влечет за собой комплексная переработка растительного сырья, имеет уже не только локальное, заводское значение, но и общеотраслевое. Комплексность переработки исходного сырья неизбежно приведет и к увеличению объемов производства любой конечной продукции, в том числе и основного полупродукта — Сахаров. А это означает существенное расширение сырьевой базы всей микробиологической промышленности, возможности которой чрезвычайно увеличиваются.

И как здесь не сказать, что на успешном решении этой проблемы, как, впрочем, и на развитии всей советской биотехнологии, отрицательно сказалось принятое в 1985 году поспешное, на мой взгляд, решение о ликвидации Главного управления микробиологической промышленности. Ведь при всех недостатках этого ведомства, присущих, кстати говоря, в такой же мере и любому другому, Главмикробиопром являлся мощным средством консолидации сил развития отечественной биотехнологии. Об этом в свое время говорил и Юрий Анатольевич Овчинников.

Более того, Главмикробиопром в пору своего упразднения был на лодъеме, жил полнокровной жизнью, строил обширные планы на будущее. В том числе и планы дальнейшего расширения сфер деятельности, упрочения позиций отечественной биотехнологии. Тем более что именно в то Бремя биотехнология (в силу и перспектив этого направления научно-технического прогресса, и тенденций мирового развития) была официально признана всеми странами — членами СЭВ одним из пяти приоритетных направлений научно-технического прогресса и включена на этом основании в Комплексную программу научно-технического прогресса стран — членов СЭВ до 2000 года, предусматривающую ускоренное развитие биотехнологии и имеющую своей основной целью «предупреждение и эффективное лечение тяжелых болезней населения, резкое увеличение продовольственных ресурсов, улучшение обеспечения народного хозяйства сырьевыми ресурсами, освоение новых возобновляемых энергетических источников, дальнейшее развитие безотходных производств и сокращение вредных воздействий на окружающую природную среду».

Но вот парадокс — Комплексная программа подписана 18 декабря 1985 года главами делегаций 10 стран — членов Совета Экономической Взаимопомощи, а за месяц до этого Главмикробиопром... перестал существовать.

Что можно сказать по данному поводу? Конечно, полезность структурных преобразований несомненна и необходима. Но только в тех случаях, если им предшествует тщательное, и как бы сейчас сказали, демократическое обсуждение. А здесь, не взвесив все «за» и «против», волевым, типично командно-административным решением взяли да и упразднили Главмикробиопром (единственную в мире организацию подобного рода), одним росчерком пера соединив его с другим ведомством — Министерством медицинской промышленности. Конечно, точки соприкосновения между этими двумя организациями есть, но, как писал поэт, — «в одну телегу впрячь не можно коня и трепетную лань...».

Я вспоминаю прекрасный американский фильм, поставленный знаменитым Стенли Креймером по роману Невила Шюта «На пляже» и известный в ограниченном советском показе под названием «На другом берегу». Пустынная улица австралийского города в последних кадрах фильма... Ветер поглощает протянувшееся через всю улицу огромное полотно с надписью: «Есть еще время, братья!» Конечно, сказано это по другому, гораздо более драматическому поводу и в фантастической истории. Но мне думается, и в нашем случае есть еще время найти более благоприятный вариант развития биотехнологии в стране.

Таким вариантом, например, мне представляется создание организации совершенно нового типа — Научно-производственного комитета СССР по биотехнологии. Это должен быть межотраслевой орган, главная цель которого — проведение единой технической политики в области биотехнологии. Примерно по такому пути идет сегодня развитие биотехнологии во многих странах мира.

Да, проблем и в самой биотехнологии, и в смежных с нею областях знаний, а также в тех отраслях народного хозяйства, где успешно применяются биотехнологические достижения, и сегодня, к сожалению, все еще предостаточно. Причем многие из них решаются крайне медленно. Дела идут, как говорится, тяжело, со скрипом. И главная тому причина, на мой взгляд, все та же, межведомственная разобщенность организаций, имеющих непосредственное отношение к нуждам этого важнейшего приоритетного направления НТП. Просто диву даешься, как иногда у нас умеют «растащить» один и тот же вопрос по разным главкам и ведомствам, да так, что и концов не отыщешь. Это уникальная, воистину загадочная тяга к узковедомственным интересам особенно поражает, если вдруг неожиданно выпадает возможность взглянуть на проблему как бы со стороны, с «других высот», что ли. Мне, например, посчастливилось несколько лет назад участвовать в работе международного симпозиума по значению биотехнологии для будущего экономического развития, организованного Европейской экономической комиссией (ЕЭК) ООН.

Симпозиум проходил в Венгрии, в Сегеде, на территории Биологического центра Венгерской академии наук, а в работе его принимали участие представители 27 стран мира, в том числе и те из них, которые не входят в Европейскую экономическую комиссию — Австралия, Куба, КНР и Япония. Специалисты девяти международных и специализированных организаций — СЭВ, ЮНКТАД, ФАО, МАГАТЭ, МОТ, Европейского экономического сообщества, Университета Организации Объединенных Наций, Международного института систем управления, Международной организации по биотехнологии и биоинженерии — горячо обсуждали самые злободненые проблемы биотехнологии, связанные со стратегией ее развития и перспективами на будущее. И ничего, прекрасно понимали друг друга, хотя говорили все на разных языках. Недаром, наверное, я вспоминаю дни, проведенные в Сегеде, как настоящий большой праздник всех, для кого действительно близки и дороги интересы этой молодой науки, способной, как выразился в своем вступительном докладе, предварявшем работу симпозиума, профессор Ланг, «стать универсальным средством для решения многих глобальных проблем современности».

Люди с колесами бегут от телеги

Разумеется, были во время работы симпозиума и жаркие споры, не всегда заканчивавшиеся единогласным решением, да и мнения по одному и тому же вопросу нередко расходились, а дебаты, вызванные тем или иным докладом, продолжались иногда за полночь. И все-таки этот симпозиум представлял собою истинное собрание единомышленников. Если, конечно, под этим термином подразумевать не стандартное единообразие мыслей, а общность научных интересов и острую заинтересованность в реализации идей, сулящих непосредственную практическую отдачу.

Одним словом, идеи, рожденные этим симпозиумом, просто не могли не вылиться в конкретную записку, отражающую предложения, сформулированные членами советской делегации, участвовавшими в том представительном форуме. Эти предложения преследовали единственную цель — ускорить в стране развитие важнейшего направления научно-технического прогресса.

Нужно сказать, что часть тех предложений была довольно быстро реализована и внесла достойную лепту в развитие отечественной биотехнологии, а часть лишь сегодня начинает обретать черты реальности.

Был, например, среди тех предложений пункт, предусматривающий создание и разработку общесоюзной программы по биотехнологии, охватывающей все направления ее развития на длительную перспективу с их поэтапной реализацией с учетом приоритетности отдельных областей и конкретных возможностей.

Предложения о создании общесоюзной программы по биотехнологии, появившиеся после поездки в Сегед, предполагали и развитие соответствующей инфраструктуры, в которую одной из главных составных частей входило биологическое машиностроение и приборостроение. Однако должно было пройти четыре года, чтобы создание первой универсальной переналаживаемой линии — гибкой производственной системы, способной выпускать целую серию биотехнологических продуктов (ферментные препараты, аминокислоты, антибиотики и т. д. и т. п.) — стало наконец-то делом решенным.

Правда, «Унибиотех», так называется разрабатываемая странами — участницами СЭВ гибкая производственная система по выпуску биотехнологической продукции, еще не вступила в строй. Но для работы над ней уже объединили свои научные и производственные потенциалы СССР, ГДР, Чехословакия, Болгария, Польша и Венгрия.

Введение в действие «Унибиотеха» предусматривается Комплексной программой научно-технического прогресса стран — членов СЭВ до 2000 года. Но вот беда... технология живой клетки трудно вписывается в те стандарты, с которыми привыкли иметь дело машиностроители наших стран. И потому все приходится делать заново, причем в самые сжатые сроки.

Советское НПО «Биотехника» и болгарское предприятие «Биотехинвест», например, всего за полгода (вместо предусмотренных Комплексной программой 3,5 года) создали уникальную установку, оснащенную автоматизированными мембранными модулями для очистки и концентрирования продуктов микробиологического синтеза. Основой для нее стала разработка известного советского физика (Объединенный институт ядерных исследований в Дубне), академика Г. Флерова по использованию в качестве фильтров мембран полиэтиленовой пленки, предварительно «простреленной» изотопами так называемых ядерных фильтров.

Недавно приступили к работе совместная советско-болгарская хозрасчетная фирма «Мембранбиотех» и научно-производственное объединение «Биотехмаш», тоже работающее на совместных началах предприятие, изготавливающее аппаратуру для всевозможных биотехнологических процессов. В ближайшее время в это сотрудничество включится и чехословацкое объединение «Хемос», имеющее практический опыт по разработке и внедрению специальной биотехнологической аппаратуры.

В реализацию проблемы внесли свою лепту и польские исследователи. Они разработали технологию получения мембран для будущей универсальной переналаживаемой линии из полых волокон.

И хотя все эти работы пока еще разрознены, а предпринимаемые усилия в достаточной степени разъединены, разработка крупного научно-технического комплекса завершается. С его вводом в строй перед странами СЭВ откроется реальная возможность решать совместными усилиями те из биотехнологических проблем, которые еще совсем недавно считались делом отдаленного будущего.

А их — великое множество. Причем самого широкого спектра практического использования. Да скажи, например, любому из нас каких-нибудь 10—15 лет назад, что для интенсивного снегообразования во многих странах мира очень скоро будет использоваться препарат биологического происхождения, ни за что бы никто не поверил. Сегодня такое вещество — реальность. Более того, специалисты утверждают, что «сноумакс» (под таким названием одна из биотехнологических фирм США выпускает на основе специфических бактерий, обитающих на листьях и стеблях большинства растений умеренного климата, стимулятор снегообразования) гораздо эффективнее йодистого серебра, используемого в наши дни с той же целью. К тому же серебро несравнимо дороже «сноумакса», да и работоспособно лишь при температуре — 8,3° С в отличие от биологического препарата, который и при — 1,7°С начинает кристаллизацию льда.

Но, может быть, удивительный снегообразователь пока еще наличествует лишь в пробирочных количествах? — вроде бы сам собой напрашивается вопрос.

Ничего подобного. Его уже сегодня применяют довольно широко организаторы лыжных соревнований и зимних олимпиад. По крайней мере, вот уже семь последних лыжных сезонов в штатах Колорадо и Вермонт (США) обязаны своим успехом именно «сноумаксу», как установлено практикой, увеличивающему снегообразование на 20—80%. Разумеется, результативность его использования зависит от географических и погодных условий, а наибольшая эффективность отмечается при пороговых температурах, то есть свыше — 5° С, Именно на эти температуры и приходится обычно 70—80% случаев применения стимуляторов снегообразования.

Основными рынками снегообразующих средств биогенного происхождения сегодня по праву считаются Северная Америка и Европа. Однако нужно сказать, что лишь немногие регионы мира располагают специальным оборудованием, позволяющим использовать эти сверхсовременные средства. А жаль... Ведь «сноумакс» можно было бы применять при проведении строительных работ в Арктике, нефтедобыче (сооружение ледяных платформ) и уж, конечно, в пищевой промышленности. В частности, для замораживания продуктов и изготовления мороженого.

Но и этим сфера использования препарата, созданного на основе бактерий, вероятно, не ограничится. По крайней мере, работая над препаратами, аналогичными «сноумаксу», биотехнологи пришли к любопытному выводу: оказалось, что разные штаммы одних и тех же бактерий по-разному проявляют свои уникальные способности. И если одни из них наделены даром формировать центры кристаллизации в системах искусственного образования снега, то другие эффективно защищают растения от заморозков. Естественный «холодильник» в данном случае начинает как бы работать вспять. Чудеса да и только!

И все же самый главный результат применения новых видов снегообразователей сводится к экономии столь дефицитного сегодня серебра. А это, как известно, одна из самых важных проблем, решаемых современной наукой и техникой. «Серебро — дефицит» — такова аксиома наших дней. И поиски его заменителей ведутся в самых разных направлениях НТР.

Взять, к примеру, получение ферментного бессеребряного фотографического материала. В основе этого метода лежит так называемый эффект фотоактивации ферментов, при котором светочувствительность материалов обеспечивается усилением первичного светового сигнала. А в фотографических материалах этот первичный сигнал способен многократно возрастать в стадии проявления. Вот почему проблема создания бессеребряных материалов сводится, по сути дела, к поиску биокатализаторов, способных сохранять активность на протяжении всех этапов традиционной для фотографии технологии.

Разумеется, поиски ведутся в разных направлениях и разными учеными. Мне лично представляется очень интересной система, разработанная на химическом факультете МГУ. В ней светочувствительный и ферментный компоненты разделены, и фермент таким образом активно включается в работу лишь на стадии проявления материала. Этот совершенно новый оригинальный подход к решению проблемы заключается в том, что под воздействием света на матрице образуются химические группы, на которых затем осуществляется ковалентная иммобилизация белка. В результате ферментативной реакции (с образованием на экспонированных участках нерастворимого красителя) и проявляется скрытое изображение.

Предложенный процесс уже использован для получения полутонового черно-белого изображения на бумаге. У этой работы весьма интересные перспективы, и, кто знает, может, недалеко то время, когда при изготовлении светочувствительных составов для кино- и фотопленок перестанут расходовать тонны серебра. По крайней мере, для этого очень многое делается в химических и биотехнологических лабораториях страны.

Так, в Новосибирском институте органической химии СО АН СССР исследованы фотоматериалы с ферментативным усилением скрытого изображения, основанные на фотоиммобилизации на целлюлозных носителях ферментов различных классов. Ведутся такие работы и в Институте биофизики АН СССР. Здесь на основе бактериального вещества (родопсина), выделенного из бактерий, уже сделана фотопленка, получившая название биохромной, обладающая уникальной чувствительностью, отличным временем хранения информации и высокой контрастностью. Срок хранения «биохрома» — несколько лет.

Процесс получения фотопленок с использованием бактериального родопсина, производящегося в виде водной суспензии, экологически чист, а значит, безвреден для человека и окружающей среды.

Производят «биохром» по стандартной технологии на основе распространенных в фотографической промышленности матриц. К тому же современные биохимические методы открывают широчайшую возможность синтезировать на основе бактериального родопсина сотни аналогов с заранее заданными свойствами и спектрами. Более того, уже сделаны нашедшие заслуженное признание у потребителей первые цветные пленки под тем же названием — «биохром». И вот что интересно: пленки оказались весьма перспективными и для голографии.

Таковы первые результаты разработок в данном направлении биотехнологии.

Я не раз и не два знакомил своих читателей на страницах этой книги с получением и использованием биогаза. Однако биоэнергетика отнюдь не ограничивается им одним, но включает в себя и биоэнергетическую технологию второго поколения, само возникновение которой связано с созданием промышленных процессов биофотолиза воды — биологических способов конверсии (превращения) солнечной энергии в топливо.

Дело в том, что еще в 1942 году наукой был установлен интереснейший факт: некоторые микроскопические водоросли, длительное время находившиеся в темноте в анаэробных условиях, на свету начинают активно выделять водород. Именно это явление и послужило толчком к развитию работ по биофотолизу воды с помощью микробиологических систем.

Нужно сказать, что преобразование солнечной энергии с помощью микроорганизмов в экологически чистое топливо — дело нелегкое. По крайней мере, создание промышленной биоэнергетической установки, производящей такое топливо, все еще остается фантастикой, реализация которой потребовала бы слишком больших капиталовложений и разрешения многих сложных научных проблем. Однако нелегкая экологическая обстановка, складывающаяся на планете, заставляет ученых все решительнее возвращаться к идее биоэнергетической установки, основанной на использовании биофотолиза и микробиологических систем для получения топлива.

Думаю, что все вы подметили одну интересную закономерность: биотехнология все успешнее вступает в союз с самыми разными отраслями промышленности, неизменно повышая при этом их результативность. Вот почему самые приоритетные направления индустрии столь заинтересованы в сотрудничестве с ней. Академик Н. М. Жаворонков, например, считает, что синтез молекул, которые сами по себе могут функционировать как индивидуальные проводники, резисторы, емкости и т. д., представляет для радиоэлектронной промышленности исключительный интерес. А их иммобилизация с целью создания ячеек памяти в компьютере — актуальнейшая научная проблема. Прототипами таких молекул, по мнению ученого, являются живые организмы, в которых электропроводность осуществляется с помощью «тщательно подобранных» рядов электропроводящих протеинов внутри клетки. «Понимание механизма переноса электронов в протеинах, — пишет академик, — позволит создать органические и неорганические проводники на молекулярном уровне».

Причем это направление в развитии биотехнологии стало за последнее время одним из наиболее приоритетных. Недаром работы, осуществляемые в данной области различными фирмами разных стран, чаще всего окутаны тайной. Ведь за ними — тщательно скрываемые интересы экономики, бизнеса и успехи НТП. Тем загадочнее выглядит тот факт, что японская газета «Нихон кэйдзай» рассказала недавно на своих страницах, что одна из крупнейших в Японии электротехнических компаний «Фудзицу» впервые в истории разработала модель так называемого нейрокомпьютера, «функционирующего как человеческий мозг».

Об этом факте советским читателям сообщили «Известия», а собственный корреспондент газеты в Японии С. Агафонов обратился в штаб-квартиру корпорации с просьбой дать соответствующие разъяснения. Прокомментировав информацию, специалист фирмы господин Моригути сообщил, как пишет корреспондент «Известий», что хотя объем памяти, скорость операций и прочие характеристики нынешних компьютеров решительно отличаются друг от друга, однако ключом к каждому из них была и остается программа, заложенная в него человеком. Электротехническая компания «Фудзицу» поставила перед собой иную, более сложную задачу. Ее специалисты решили научить компьютер думать самостоятельно и действовать автономно. За основу работы взяли ни мало ни много принцип функционирования человеческого мозга.

Таким образом, разработка японских специалистов является, по сути дела, первым прототипом биокомпьютера. Другими словами, японские специалисты намереваются создать машину, сочетающую в себе биотехнологию с электроникой.

Попробуем разобраться, по какой же схеме будет работать уникальный компьютер. Центральным элементом мозга, как известно, выступает нейроклетка. Это она, как губка, впитывает в себя самую разнообразную информацию. В компьютере, разработанном японскими специалистами, роль такой клетки играют особые полупроводники. Исследователи назвали их «нейрочипами».

Разумеется, они не могут содержать столь колоссальную информацию, которая хранится в нейроклетках. Достаточно привести для сравнения всего две цифры: в человеческом мозгу функционирует чуть менее 14 миллиардов нейроклеток, информацию же, содержащуюся в нейрокомпьютере «Фудзицу», можно приравнять лишь к «багажу» 100 тысяч клеток, — чтобы понять, сколь колоссален разрыв между ними.

«Пока нам, — пояснил корреспонденту «Известий» господин Моригути, — удалось создать комплекс технологической документации, математическое обеспечение, схему работы, рабочие параметры и т. д. Через два-три года на этой основе будет собрана уже действующая модель новой машины. Будущий компьютерный мозг можно сравнить с мозгом ребенка — его многому нужно будет обучить. Но после полученной дозы информации нейрокомпьютер уже не будет нуждаться в постоянных подсказках и указаниях — он сам станет анализировать поступающую по собственным «клеткам» информацию, оценивать возможные результаты, высчитывать варианты возможных действий и выбирать из множества оптимальный».

Подобные «откровения» японской компании можно и должно рассматривать не только как анонс технических и научных достижений, но и как серьезный вызов всем конкурентам, работающим в области сверхсложной компьютерной техники и биотехнологии.

Разумеется, достижения современной биотехнологии настолько разнообразны и значимы, что предсказания каких-либо более или менее достоверных направлений в ее развитии, жестко обозначенных заинтересованностью человечества в тех или иных результатах, весьма затруднительны. Предсказуемы лишь те, что дают практическую выгоду уже сегодня. Так, недавно одна из крупнейших химических компаний в мире — «Империал кемикал индастри», известная под сокращенным названием «Ай-Си-Ай», оповестила мир о получении нового вида полимера, так называемого полигидроксибутирата. Это первый в мире полимер, созданный не путем химического синтеза, а микробиологическим способом. По своим свойствам он напоминает один из наиболее распространенных видов пластмасс — полипропилен и может быть успешно использован для производства хирургических нитей, шпагата и других изделий. Думаю, что полимеры, полученные биотехнологическими методами, найдут очень скоро самое широкое применение прежде всего в медицине, вступая в непосредственный контакт с тканями живого организма. Предпосылок для такого прогнозирования предостаточно. И прежде всего уникальная чистота биосинтетических полимеров (содержание примесей всего 10-5—10-6%) и их абсолютная инертность по отношению к органам и тканям живого организма.

Вселяет оптимизм и сообщение по поводу того, что в некоторых странах уже получены микробиологическим путем различные мономеры, являющиеся исходным сырьем для синтеза полимеров, а также другой разнообразной химической продукции.

Одним словом, перспективы обнадеживающие. По крайней мере, специалисты в области биотехнологии считают, что к концу девяностых годов треть всех энергоемких химических процессов может быть заменена соответствующими биотехнологическими.

Вести о проникновении биотехнологических методов в те или иные отрасли науки уже сегодня не сходят со страниц газет и журналов. Не так давно та же японская пресса, например, сообщила, что известный производитель радиоэлектроники фирма «Хитачи» организовала у себя большую проектную группу в 200 человек, занимающуюся разработкой и организацией поставок предприятиям-потребителям биотехнологических приборов и оборудования, а также проведением научных разработок в области биоэлектроники. Конечная цель проектной группы — создание ключевых элементов электронного оборудования на биотехнологической основе — биодатчиков и биочипов.

Насколько эта проблема важна и актуальна, можно судить хотя бы по тому, что именно биодатчики выполняют роль мостов, перекинутых между биотехнологией и электроникой. А идея молекулярно-электронных устройств, сборка которых производится на молекулярном уровне, успешно помогает решать проблемы, связанные с «упадком» кремниевой технологии, кризис которой объясняется достижением пределов микрообработки данного материала.

Развитие биоэлектроники связано прежде всего с именами двух американских ученых, известных сегодня всему миру, — Картера и Мак-Элиа. Это их труды положили начало работам на стыке двух наук — биологии и электроники, — осуществляемым на уровне клеток, органов или всего организма.

Рассматривая молекулы живых организмов в качестве элементов, передающих информацию, запоминающих, переключающих, распознающих, усиливающих те или иные воспринимаемые ими сигналы, можно создать биодатчики, способные различать молекулы, то есть наделенные даром, которым обладают лишь живые организмы. Причем при создании таких датчиков комбинируются электрохимические и белковые элементы, скажем, антитела, рецепторы.

Самыми первыми биодатчиками были устройства, работающие на ферментах. Так был создан, например, амперметрический микробиодатчик. Схема его создания не столь уж и загадочна: сначала с помощью полупроводниковой технологии изготовляют микроэлектрод, а затем формируют на нем тонкую ферментную пленку.

Последующим этапом на пути конструирования биодатчиков стала иммобилизация на электроде всего нескольких молекул белка. Биодатчики, созданные усилиями двух наук — биотехнологии и электроники, — с успехом применяются в медицинской и пищевой промышленности, выполняют функцию тончайших измерительных приборов и безошибочно регистрируют даже незначительные изменения в окружающей среде.

Идея создания биочипа (биокристалла) также принадлежит одному из уже названных здесь американских ученых. Мак-Элиа, впервые предложивший элементы такого типа, ввел их и в эксперимент и в практику. Сегодня исследователи всего мира, работающие в области биотехнологии и микроэлектроники, знают эти элементы под названием биолитографических молекулярных переключателей.

В основе создания подобных биокристаллов лежит самосборка и самоорганизация белка. А микросхемы на кремнии получают в таких случаях методом литографии. Однако в них для этого непременно используются белки или ферменты — такова современная технология на кремнии. Но самой большой трудностью в данном процессе оказалось создание шаблона. И здесь на помощь исследователям пришли электронные лучи, то есть чистая электроника, без намека на что-либо живое. Но ученые уверены в том, что возможности метода многократно возрастут, если создавать шаблон с помощью одних биохимических реакций. В этом, по сути дела, и заключается идея Мак-Элиа.

Разумеется, все это очень сложно — и сборка, и сам принцип, на основе которого эти устройства работают. Вот почему, трезво оценивая положение вещей, в одном из своих недавних интервью Мак-Элиа заявил, что хотя успехи в создании тонких органических пленок налицо, их апробация лишь началась, а реализацию следует ожидать не менее чем через 15 лет. Другими словами, уже в XXI веке.

Но, как говорится, лиха беда — начало. И исследования в этой области, в том числе молекулярных генераторов, АТФ-генераторов (устройств воспроизведения АТФ), элементов памяти, систем передачи информации, химических усилителей и т. п. — ведутся самым широким фронтом. И уже сконструировано немало электрохимических устройств (биосенсоров), основанных на контакте ферментов, целых бактериальных клеток и культуры животных тканей с различными электродами. А потребность в них растет и растет. Особенно в связи с тем, что в таких приборах и устройствах остро нуждается абсолютное большинство приоритетных направлений НТП.

Так, электронная фирма «Ниппон дэнки» и биотехнологическая фирма «Куреха кагаку» совместными усилиями создали биокристаллы (биочипы) и биодатчики с такой высокой плотностью интеграции, что она оказалась в 100 миллионов раз выше существующих больших интегральных схем (БИС).

Так что нет, пожалуй, в современном мире отрасли промышленности и научного направления, где бы в той или иной степени не связывались с биотехнологией какие-то надежды. Вообразите, что лет эдак через десять вам смогут предложить в фирменном магазине модной одежды элегантный костюм, сшитый из материи, исходным сырьем для которой послужили не шерстяные нити или синтетические волокна, а гифы (нити, образующие тело грибов). Между тем в одном из биотехнологических институтов Великобритании уже получены искусственная кожа, фильтровальная ткань и текстильные изделия для медицинских нужд на основе нитей грибницы. Фантастика? В какой-то мере да. Но уже и реальность, поскольку и ткани и кожа существуют.

Перечень заманчивых перспектив, открываемых биотехнологией, можно было бы продолжить до бесконечности. В Швейцарии, например, недавно запатентован способ микробиологического получения моющих средств на основе... молочной сыворотки. Что сулит широкое распространение таких средств — представить не так уж сложно. Исчезнут аллергические заболевания, перестанет страдать от загрязнения окружающая среда... Одним словом, мир станет чище, здоровее, поскольку использование такого рода моющих средств вполне безопасно для всего сущего на земле.

Разумеется, биотехнологические методы не есть нечто застывшее и стабильное. Они совершенствуются, постоянно обогащаются и открывают такие аспекты в уже установившихся направлениях научного поиска, что последние предстают в совершенно ином свете. Помните, мы довольно подробно говорили о биотехнологическом способе дегазации шахт? Этой же проблемой весьма и весьма серьезно занимаются ученые политехнического института штата Вирджиния (США). Их цель — разработать и внедрить в производство микробиологический способ газификации угля. Работа ведется уже несколько лет, и, наконец, исследователи получили штамм бактерий, успешно расщепляющих ароматические углеводороды углей с образованием метана.

Правда, для осуществления последующих этапов газификации угля тоже необходимо подобрать соответствующие штаммы. Однако согласитесь, исследования американских ученых представляют и сегодня чрезвычайно большой практический интерес, поскольку сулят весьма большие преимущества по сравнению с термохимической газификацией угля.

А вот и другой, так сказать, чисто бытовой аспект проникновения биотехнологии в нашу жизнь. Тому, кто хоть раз пробовал собственными силами отремонтировать квартиру, хорошо известно, сколь осторожно следует обращаться с керамической плиткой. Одно неосторожное движение — и она может в буквальном смысле рассыпаться в прах. Между тем ученые Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева установили, что биологическая обработка шликерной (керамической) массы для производства плиток способна повысить почти на 15% плотность готовых плиток и уменьшить их пористость на 20%. Для такой обработки используются специальные силикатные бактерии. А в результате не только повышается качество плитки, но и оказывается возможным снизить температуру обжига на 60—75° С. Производство силикатных бактерий уже поставлено на поток. Подсчитано также, что годовой экономический эффект от внедрения этого новшества (при объеме производства 1300 тысяч м2 плиток) составляет 125 тысяч рублей.

Будущее, как известно, рождается сегодня, и потому становление и развитие биотехнологии сопровождается на всем протяжении ее истории неизменным интересом со стороны общества. Достаточно вспомнить ту острую дискуссию, которая возникла в мире по поводу неожиданных перспектив, связанных с реализацией некоторых достижений генетической инженерии. Казалось бы, проблема частная, чисто научная, а сколько шума вокруг нее. Почему?

Потому что, по сути дела, смысл всех дискуссий, бушевавших и не утихающих поныне вокруг идеи генетического «сближения» двух несовместимых организмов, стал лишь поводом для обсуждения более сложной и значимой для выживания человечества проблемы: о реальности контроля науки и ее достижений в самых разнообразных их проявлениях со стороны общества. Недаром ведущие английские исследователи Беннет и Турин охарактеризовали эту волнующую умы проблему следующим образом: «У многих не вызывает никакого сомнения тот факт, что страсти, которые разгорелись вокруг этой проблемы, едва ли имеют значение специфической реакции на развитие определенного направления исследования. Требуя от ученых отчета об их работе с генетически модифицированными бактериями, общественность и ее представители как будто хотят ухватиться за удобную возможность утвердить более общий принцип. Неизведанная область современной биологии позволяет прибегнуть к такой метафоре: в конечном счете вопрос не в том, можно ли удержать бактерии в специальных лабораториях, чтобы они не вырвались оттуда, а в том, можно ли удержать ученых в определенных границах в обычном обществе».

Человек в халете закован в кандалы

Разумеется, что некоторые ограничения, введенные в различных странах на работу с рекомбинантной ДНК, стали не просто временной уступкой встревоженной общественности, но и необходимым условием успешного развития самой биотехнологии. И хотя первоначальные прогнозы по поводу появления в лабораториях монстров, подобных тому, которого описала в своем романе «Франкенштейн» М. Шелли, не оправдались, и ни в одной стране мира не появилось существо, собственным существованием попирающее законы природы, и общественность, и самое науку продолжает волновать вопрос, сколь долго может оставаться незыблемым равновесие сил, предусмотренное эволюцией.

Что можно ответить на этот вопрос? Лучший советчик в подобных ситуациях, как известно, — разум, ибо только он, считают известные советские писатели братья Стругацкие, «есть способность использовать силы окружающего мира без разрушения этого мира».

Пожелаем и мы друг другу всегда и во всем руководствоваться только разумом...