Чтение онлайн

В 1973 г. У. Гилберт создал метод чтения нуклеонидных последовательностей или генов. Сейчас уже не перечесть всех биотехнологических продуктов, которые появились на рынках развитых стран мира. Это инсулин и интерферон, интерлейкины и опухоленекронизирующий фактор, с помощью которых пытаются лечить рак, активатор тканевого плазминогена, хорошо помогающий при инфарктах. Достаточно сказать, что в настоящее время картировано, то есть точно определено их положение в хромосомах более шестисот генов.

Биотехнологии получают распространение на предприятиях пищевой промышленности (получение белков, аминокислот, витаминов, ферментов, дрожжей и др.); в фармацевтической промышленности (синтез гормонов, антибиотиков, ферментов, витаминов и др.); в химической промышленности (синтез полимеров, удобрений, сырья для текстильной промышленности и др.); в энергетике (получение метанола, этанола, биогаза, водорода и др.); в биометаллургии – извлечение металлов (золота, серебра, меди, олова и др.).

Успешное выделение и «прочтение» генов, получение биотехнологическим способом кодируемых им белков, картирование генов привело в конечном итоге к рождению одного из грандиозных проектов конца ХХ века – совокупности всех генов «Геном человека»! Для этой цели была создана специальная Организация по расшифровке человеческого генома. Английская аббревиатура его названия пишется и звучит как имя знаменитого французского писателя Гюго (1986 г.). На конец 1989 г. уже было «прочитано» более 30 млн нуклеотидов или «букв» генетических текстов. Расшифрована также последовательность, примерно, полутысячи генов, кодирующих конкретные белки. Некоторые из них уже производятся биотехнологически и продаются в аптеках. 30 млн, конечно, мало по сравнению с тремя миллиардами, содержащихся в нашем полном «тексте». Это огромная цифра и равняется она практически 300-м энциклопедическим томам.

Сейчас расшифрован геном вируса СПИДа длиной около десяти тысяч нуклеотидов, почти прочитан геном кишечной палочки в 4,5 млн. букв. Геном же человека составляет 3,5 млрд. букв. Он практически расшифрован на 95–98 процентов. Идет дальнейшая плодотворная работа в биологических лабораториях передовых стран мира. Гюго знакомит нас с новой биологией, биологией ХХI века, даст возможность получить массу важной информации.

Биотехнологии занимают все больше место в системе экономики многих развитых стран мира. Биотехнологическим способом, как уже отмечалось, производят генно-инженерные белки (интерфероны, инсулин, вакцины против гепатита и т.п.), ферменты для фармацевтической промышленности, диагностические средства для клинических исследований (тест-системы на наркотики, лекарства, гормоны и т.п.), витамины, биоразлагаемые пластмассы, антибиотики, биосовместимые материалы. Ферментные препараты находят широкое применение в производстве пива, спирта, стиральных порошков, в текстильной и кожевенной промышленности. Особая роль отводится сельскохозяйственной технологии. Это создание и культивация трансгенных растений, микробиологический синтез средств защиты растений, производство кормов и ферментов для кормопроизводства. Для Украины, России и других стран СНГ особенно актуальны такие направления, как ресурсная биология – использование биосистем для разработки полезных ископаемых и биотехнологическая (с использованием бактериальных штаммов) переработка промышленных и бытовых отходов, очистка сточных вод, обеззараживание воздуха. Налицо актуальность тезиса: «биотехнология – направление приоритетное». И это не случайно. По прогнозам, к 2010 г. численность населения составит 11 млрд. человек. Человечество неумолимо идет к истощению энергетических, минеральных и земельных ресурсов. Старые испытанные технологии уже не в силах справиться с этими глобальными проблемами. Поэтому на недавней встрече министров науки «большой восьмерки» 40 % времени было отведено обсуждению именно биотехнологии, 30 % – информационных технологий и лишь оставшиеся 30 % были посвящены другим проблемам науки и наукоемких технологий. Эти цифры говорят сами за себя. К сожалению, в странах СНГ традиционно недооценивают биологию. И это в то время, как цивилизация переходит в новую эру – эру биологических технологий. От современной биотехнологии зависит дальнейшее развитие сельского хозяйства, пищевой и медицинской промышленности. Человечество в конце второго тысячелетия научилось менять наследственность животных и растений. Когда человек меняет по своему усмотрению свою собственную генетическую программу, это называется генной терапией. С ее помощью можно будет обойтись без хирургического вмешательства, лечить не только наследственные, но любые другие болезни. Наверное, и клонирование живых организмов может очень скоро перейти из раздела научных разработок в разряд биотехнологии. У нас пока все это в зачаточном состоянии, в том числе и экологические технологии – восстановление «испорченной» среды обитания с помощью бактерий и микроорганизмов.

Ожидаемый биотехнологический взрыв неизбежен и он будет соизмерим с информационным. Многие слышали о том, что уже сегодня пытаются сделать компьютеры на «генах». На полном серьезе идет речь о «встраивании» компьютерных наносхем в человеческий организм. Недалек тот час, когда эти два направления сольются и кардинально повлияют на дальнейшее развитие цивилизации.

В современной биологии и биотехнологии превосходство принадлежит США. В области фундаментальных биологических исследований достижения американской науки составляют около 80 % общемировых. В промышленной биотехнологии они также сохраняют лидерство, однако не в таком впечатляющем соотношении. В бывшем СССР, несмотря на недооценку биологии и долгие годы упорной борьбы государства с генетикой, к концу 80-х годов все же был создан значительный научный и технологический потенциал. Но перемены, связанные с распадом СССР, к середине 90-х годов привели к тому, что микробные и ферментные производства, в связи с потеряли конкурентноспособность, стали нерентабельны и практически свернуты. Значительная часть научных разработок так и не воплотилась в производство, произошел значительный отток научных кадров за рубеж. Все идет к тому, что отечественные научные биотехнологические разработки будут использоваться исключительно за рубежом из-за крайне низкого технологического уровня оставшихся в СНГ предприятий.

По мнению председателя президиума пущинского научного центра РАН академика А. С. Спирина, непонимание роли биологической науки в развитии общества грозит нам не только экономическим отставанием (это целиком относится и к Украине), но и потерей государственной безопасности, мы становимся беззащитны перед биотерроризмом. По этому поводу он сказал: «Что такое биологическое оружие сегодня?». Это – уже не просто сибирская язва, холера, чума, это – созданные человеком генетически измененные микроорганизмы и вирусы, против которых бессильны любые антибиотики; трансгенные растения и животные, в которых встроены гены веществ, вредных и даже смертельно опасных для человеческого организма, например, вирус достаточно безобидного герпеса со встроенным геном какого-либо ядовитого вещества. И наконец, третий самый современный вид биологического оружия – гены, несущие информацию о патогенных белках, способных встраиваться в клетки человеческого организма.

Биологическое оружие – это направленное невидимое оружие массового поражения. Причем противник тоже невидим – нападающая сторона остается инкогнито. Для его производства не нужны большие капиталовложения – достаточно производить его в малых масштабах. Нужна одна хорошая молекулярно-биологическая лаборатория. Сейчас нас спасает невежество террористов, но перспектива такого оружия страшна. Бороться с ним смогут только высококлассные молекулярные биологи. «Биотерроризм уже существует – продолжил мысль Спирина директор Института новых технологий РАМН Н. Н. Карпищенко – и мы, действительно, перед ним беззащитны. Пусть – это жупел, но может быть, он нам поможет пробить стену непонимания серьезности проблемы правительственными чиновниками».

В бывшем СССР активно функционировал ГНТК «Биотехнология», у истоков которого стояли уже ушедшие из жизни академики А. А. Баев, Ю. А. Овчинников, Г. К. Скрябин. С распадом СССР был ликвидирован и этот орган, регулирующий деятельность всей биотехнологической индустрии. С приватизацией предприятий научные организации (институты), лаборатории потеряли связь с производством, «оторвались» от производства. Недопонимание роли науки тормозит развитие биотехнологии. Погоня за прибылями тормозит развитие фундаментальной науки. Нужна хорошо организованная государственная структура биотехнологии, нужно защитить и поддержать биологическую науку, финансировать ее на достаточном уровне, выработать законодательство которое сделало бы инвестиции в биотехнологическую промышленность выгодным предприятием. К слову, нормальное финансирование образования должно составлять 6–8 % от ВВП и науки 2–3 %. Ныне же они имеют соответственно 1 % и 0,2 %. Без решения этих, казалось бы явных задач, мы обречены на отставание.

Несмотря на известные экономические трудности, практически «развалившие» отечественную науку, по признанию ученых в нашем резерве еще имеются биотехнологические разработки мирового уровня.

Речь идет прежде всего о трансгенных растениях, в собственно генетический материал которых «встроены» чужеродные гены. В принципе, гены могут быть любыми, но обычно они делают растения абсолютно устойчивыми к вредителям, болезням или гербицидам. Несколько лет назад канадские молекулярные биологи передали винограду ген морозоустойчивости дикорастущего родственника капусты брокколи. В результате и в Канаде впервые появились виноградники. Правда, выращивают их на самом юге страны, в нескольких километрах от Ниагарского водопада. Но и здесь бывают зимы с морозами ниже минус 25°. Получение трансгенной морозостойкой лозы заняло всего год. Обычно выведение нового сорта винограда занимает от 25 до 34 лет, да и переносить гены от других растений, не относящихся к виноградному роду, традиционные методы не позволяют.

Многие ученые уверены, что трансгенные растения здоровью не вредят, но некоторые опасаются, что изменение в геноме растений в будущем могут поменять генетическую программу животных и человека, т.е. точка зрения все же существует, что последствия такого вмешательства непредсказуемы. Этот факт и послужил поводом к запрещению импорта продуктов, содержащих компоненты трансгенных растений. Сложилось довольно парадоксальная ситуация. Во Франции фермеры уничтожают завезенные из США семена трансгенной кукурузы. Между тем в США, где широкая общественность к генной индустрии настроена одобрительно, до 60 % всех продуктов, включая и детское питание, содержат хотя бы один компонент, полученный из трансгенных животных или растений.

Необходимо остановится на ряде фактов, дать некоторый анализ состояния и развития трансгенных растений, биотехнологии. В США и Канаде, примерно, на четверти всех площадей, отведенных под картофель, используется посадочный материал, сконструированный методами генной инженерии. В этих странах до 30 % кукурузы высевается семенами, созданными путем введения в них очень удачного набора генов. При таких масштабах потребовались не лабораторные, а широкие и всесторонние полевые испытания. Вместе с тем было создано уникальное крупное семеноводческое производство. Таким образом на основе достижений генной инженерии уже крупносерийно выпускаются семена для аграрного производства. В этом есть и некий символический смысл: генная инженерия как бы закладывает семена будущего не только для растениеводства, но и для животноводства, более того – для микробиологической промышленности и медицины.

Речь идет о создании условий для перехода сельского хозяйства в ХХІ столетии на принципы устойчивого развития, т.е. для получения нужного количества агропродукции при оптимальных затратах природных ресурсов и минимальном загрязнении окружающей среды. Что касается картофеля, достаточно того, что его новые сорта устойчивы к страшному и хорошо известному на всех континентах вредителю имя которому – колорадский жук. Это спасает (без ядохимикатов) третью часть урожая, ранее погибавшего, что особенно важно для нашей страны, где 90 % картофеля выращивается на приусадебных участках. Сегодня здесь нередко безконтрольно применяются для борьбы с жуком очень токсичные препараты.