Чтение онлайн

Белок, полученный из гриба рода Fusarium, подвергается дальнейшей переработке путём добавления вкусовых и красящих веществ. На фотографии приведенных образцов можно различить волокна, напоминающие мясные.

Из правого куска получают «говяжье», из левого — «куриное» мясо.

Грибной белок становится неузнаваемым после переработки в рубленые котлеты, паштеты, шоколад и салаты.

Дегустация «жаркого» микробного происхождения прошла вполне успешно. Это блюдо не только «как настоящее» на вкус, но к тому же богато белком и содержит мало жиров, то есть оно полезнее для здоровья по сравнению с натуральным (животным) продуктом.

В Финляндии при помощи низших грибов, растущих на ядовитых сточных водах целлюлозно-бумажных предприятий, ежегодно производят 10 000 т ценного кормового белка. Без проведения «микробной обработки» эти сточные воды вызывают массовую гибель рыб в озерах и реках. В этом случае биотехнология разрешает одновременно две проблемы — получение белка на беззатратных питательных растворах и защиту окружающей среды.

Советский Союз занимает первое место в мире по промышленному микробиологическому производству белка: более 1 млн т кормовых дрожжей ежегодно. Наряду с использованием алканов нефти и спирта источником питательных веществ служит также древесина. Но при этом не расщепляемая дрожжами целлюлоза древесины должна быть сначала разрушена с помощью кислот на строительные «блоки» — сахара. Такие отходы сельского хозяйства, как солома, хлопковые остатки, отходы картофеля, овощей и фруктов, содержащие не более 5 % белка, также могут быть превращены микробами в ценный корм.

Азот наряду с углеродом, водородом и кислородом представляет собой важнейший маленький «кирпичик», входящий в состав соединений, встречающихся во всех живых существах, белках и наследственном материале. Воздух содержит 78 % (об.) азота, однако ни человек, ни животные не могут усваивать газообразный азот. То же самое относится и к большей части растений, которые способны усваивать только химически связанный азот в форме аммиачных солей, нитратов или мочевины.

Уже древние римляне знали, что при выращивании бобовых, например клевера, люпина, люцерны, фасоли и гороха, повышается плодородие почвы. Когда на каком-нибудь поле впервые начинали культивировать бобовые, то по нему предварительно рассеивали землю с полей, на которых уже росли растения этого семейства. Разумеется, римляне ещё не могли знать, что они обязаны своими сельскохозяйственными успехами азотфиксирующим клубеньковым бактериям, которые обитают на сплетениях корешков определённых видов бобовых. В тесном взаимодействии (симбиозе) с растением эти микробы образуют из азота воздуха аммиак — одно из питательных веществ, усваиваемых растением. Таким образом, бактерии поставляют в почву азотные удобрения; взамен они получают от растения другие питательные вещества.

Аммиак производится также в промышленности по так называемому способу Габер — Боша: атмосферный азот при 550 °С и давлении в несколько сотен атмосфер связывается с водородом с образованием аммиака, который потом в качестве «азотного удобрения» (солей аммония) вносится в почву. Химический способ получения аммиака требует колоссальных затрат энергии, а энергия всё больше дорожает, поэтому заметно выросли и цены на удобрения. В результате азотные удобрения становятся мало доступными для сельского хозяйства именно тех стран, где повышение урожайности — первоочередная задача для того, чтобы накормить полуголодное население.

К этому следует добавить, что, вообще говоря, растения усваивают лишь менее половины того количества удобрений, которое вносится человеком в почву. Большая часть удобрений вымывается из почвы дождевой водой и «перенасыщает» затем озёра и реки. Вследствие этого в водоёмах непомерно размножаются микроорганизмы, они полностью потребляют кислород, растворённый в воде, после чего огромные количества этих микроорганизмов отмирают. Вместе с бактериями гибнут рыба, раки и все остальные живые существа, нуждающиеся в кислороде.

Напротив, клубеньковые растения образуют аммиак при нормальных температуре и давлении. Например, красный клевер на 1 га посева продуцирует при помощи своих же бактерий 100—150 кг азотных «удобрений». В общей сложности благодаря микробам из воздуха ежегодно извлекается примерно 100 млн т аммиака против 40 млн т, получаемых промышленным способом при «адских» температурах и высоком давлении. Причём клубеньковые бактерии вновь демонстрируют преимущество биологических процессов: они являются энергосберегающими. Образование микробами «азотных удобрений» из воздуха имеет ещё одно преимущество: они не вымываются дождями — стало быть, полностью сохраняются для растений и не загрязняют водоёмы.

Во многих странах предпринимаются экспериментальные попытки заселить клубеньковыми бактериями также другие культурные растения, не относящиеся к семейству бобовых. Специалисты по генной инженерии пытаются даже перенести гены азотфиксирующих бактерий в клетки злаков.

Прежде чем злаки «научатся» извлекать азот непосредственно из воздуха, предстоит провести ещё немало исследований. В то же время уже сегодня новые высокоурожайные сорта растений размножают в пробирке при помощи биотехнологических методов. Сначала учёные культивируют растительные клетки (принципиально это аналогично культивированию микробов) в питательных растворах. Затем с помощью ферментов осторожно растворяют клеточные стенки. Подобная «голая» одиночная клетка способна делиться и размножаться, образуя в питательном растворе скопление клеток (каллус). После добавления определённых питательных и ростовых веществ из этого клеточного скопления спустя некоторое время вновь возникают полноценные растения! Таким путём из 1 г растительных клеток в пробирке можно вырастить тысячи растений. Подобным образом уже были размножены земляника, спаржа, ананас, люцерна и декоративные растения. Теперь на 1 м2 лабораторной площади можно за короткий срок вырастить 100 000 таких растеньиц, причём все из клеток одного «суперрастения». Получаемое потомство называют «клон» (от греч. clon — ветвь). Все они — как однояйцевые близнецы — имеют одинаковый наследственный материал. Например, путём «клонирования» удалось произвести 1000 молодых масличных пальм, которые были высажены в Юго-Восточной Малайзии. Эти пальмы — прямые потомки одной пальмы, оказавшейся необычайно устойчивой против болезней, а также дававшей на 20—30 % больше пальмового масла, чем обычно.

Клонирование растений.

На первом этапе (вверху слева) от растения, которое предполагается размножить, отрезается лист. В растворе, содержащем ферменты, разрушающие клеточные стенки, образуются тысячи одиночных «голых» клеток (протопластов), не имеющих стенок. В питательном растворе протопласты образуют новые клеточные стенки, клетки начинают делиться (внизу справа). Приблизительно через две недели из каждой отдельной клетки возникает скопление клеток (каллюс) (внизу слева). Каллюс помещают на особую питательную среду, где он развивается в полную силу и начинает образовывать побег (в центре слева). На другой питательной среде побег вырастает в маленькое растеньице с корнями, которое затем высаживают в землю (вверху слева). Так из одного-единственного листа в самое короткое время можно вырастить тысячи новых растений со свойствами материнского растения.

В культивационном сосуде крошечная роза, возникшая в результате клонирования.

Если растительные клетки удаётся, подобно микроорганизмам, культивировать в питательных растворах, то почему бы не попробовать также изменять их при помощи генно-инженерных методов? Растения, устойчивые против засухи и средств защиты растений (гербицидов), растущие даже на засолённых почвах и отличающиеся большим содержанием белка — таковы некоторые цели, намеченные специалистами по генной инженерии. К сожалению, в растительные клетки нельзя непосредственно ввести плазмиды, как это имело место у бактерий. Однако учёные и здесь отыскали «кукушку» для генов: широко распространенную почвенную бактерию Agrobacterium tumefaciens. Эта бактерия инфицирует растительные клетки и побуждает их к беспорядочному опухолеобразному росту и образованию «галлов» [20] . В галлах гены бактерий с помощью бактериальных плазмид проникают в клетки растений. Затем изменённые растительные клетки галлов клонируют в пробирке, как описано выше, и вновь выращивают из них целые растения. Таким образом, культурным растениям действительно можно передать такие свойства, как повышенная продуктивность белка или связывание азота воздуха, или устойчивость против засухи и вредителей.