Биотехнология: что это такое? - Вакула Владимир Леонтьевич

Цифры окажутся и того скромнее. И человек сможет «продержаться» на полученных с него продуктах соответственно 590, 463, 323 и 193 дня.

Вывод, как говорится, напрашивался сам собой: разумнее всего синтезировать биологически ценную пищу из растительного сырья. При этом можно было б одновременно «убить» даже не двух, а гораздо больше «зайцев». Во-первых, в изобилии обеспечить человечество пищей, во-вторых, превратить пищевую индустрию в отрасль, независимую от природных условий. И, наконец, в-третьих, сконцентрировать всю индустрию продуктов питания в одном месте, исключив тем самым те непроизводительные потери, которыми так грешит современное сельское хозяйство.

Заяц из листьев

Заманчиво, верно? И не о том ли мечтал еще четверть века назад выдающийся ученый, академик А. Н. Несмеянов, излагая IX Менделеевскому съезду по общей и прикладной химии свои мысли по проблемам синтеза пищи:

«Синтетическая пища, несомненно, должна быть снабжена всеми необходимыми солями и витаминами...

...Роль остальных трех групп (белков, жиров, углеводов. — Авт.) — в обеспечении организма энергией и строительным материалом. Большую часть первой функции несут углеводы и жиры, большую часть последней — белки...

Они являются единственными поставщиками азота для организма. Строясь из аминокислотных остатков и распадаясь в пищевом тракте на аминокислоты, они поставляют эти структурные кирпичи для создания собственных белков организма, причем из 20 необходимых организму разнообразных аминокислот 8 так называемых незаменимых непременно должны содержаться в пище. Для детей к ним добавляется девятая — аргинин...

Белки для человека — самая дефицитная и дорогая часть пищевого рациона, и самая ценная и дефицитная составная их часть — группа незаменимых аминокислот.

При резкой белковой недостаточности развиваются специфические болезни, известные жителям Южной Америки, Индонезии, Южной Азии и Африки. Авторитеты считают, что более половины населения земного шара систематически голодает (получает в сутки менее 2200 ккал), особенно выражен в пище дефицит белка. Бразилец Ж. Кастро написал серию книг «География голода», где можно найти описание различных аспектов и подробностей проблемы голода и недоедания. Считают, что мировой дефицит белка в год равен 15 млн. т. Менее освещена проблема нескомпенсированного питания, приводящая к другому кругу болезней, основная из которых ожирение. В том и другом случае белковая недостаточность сводится к дефициту некоторых незаменимых аминокислот...

Главное сейчас... получение белкового ингредиента пищи. Есть еще одна возможность индустриального получения белка — микробиологический путь, независимый от сельского хозяйства...»

И вновь научное предвидение себя оправдало. Именно с помощью микробиологического синтеза сегодня можно получать пищевой белок из любого сырья, содержащего белок кормовой.

И не только из хорошо освоенных микробиологической промышленностью кормовых дрожжей. Современная микробиология значительно расширила способы и методы его извлечения из самых разных источников: например, из растительных отходов и отходов переработки древесины.

Но не зря, говоря о конструировании пищи, я счел нужным оговориться в той части своего рассказа, где речь шла о возможности использования иных, нетрадиционных пищевых резервов сырья, употребив весьма расплывчатое словечко «пока». Кто знает, может, правы все же М. Бертло и А. Н. Несмеянов, разделенные во времени более чем столетием, но утверждавшие одно и то же с одинаковой страстностью: проблема пищи — проблема химии.

Волны из которых выпадает еда

Жизнь, как говорится, покажет, не будем торопиться с выводами. Тем более что существует по данному поводу еще одно весьма авторитетное мнение. Принадлежит оно Дмитрию Ивановичу Менделееву: «Как химик я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воды, воздуха и земли помимо обычной культуры, т. е. на особых фабриках и заводах, но надобность в этом еще очень далека от современности, потому что пустой земли еще много... и я полагаю, что при крайней тесноте народонаселения раньше, чем прибегать к искусственному получению питательных веществ на фабриках и заводах, люди сумеют воспользоваться громадной массой морской воды для получения массы питательных веществ, и первые заводы устроят для этой цели в виде культуры низших организмов, подобных дрожжевым, пользуясь водою, воздухом, ископаемыми и солнечной теплотой».

Полностью разделяя эту точку зрения нашего великого химика, добавлю, что именно биомассе, полученной микробиологическим путем, и отдает предпочтение отечественная пищевая промышленность. Ибо только она способна поставлять последней пищевые компоненты, безвредность которых для человеческого организма гарантирована самым строгим ОТК на свете — природой.

А ведь синтезируя, создавая пищу наших дней и ближайшего будущего, мы ориентируемся в первую очередь именно на природные образцы. Эталоном же сбалансированности по аминокислотному составу пищевого продукта учеными всего мира признано грудное женское молоко.

Приблизиться к подобному составу хотя бы по основным компонентам, значит, решить одну из сложнейших проблем создания пищи.

И здесь переоценить роль биотехнологии очень трудно. Ибо только она располагает уникальной возможностью получения необходимой для производства пищевых компонентов биомассы, во-первых, дешево, а во-вторых, в самые сжатые сроки.

Судите сами, чтобы мясной скот вдвое увеличил свой вес, потребуется более 1000 часов откорма, цыпленку «хватит» и 400 (вот, кстати, почему во всех странах мира, кроме нашей, где еще действуют несоответствующие затратам производства цены, мясо птицы намного дешевле говядины), а микроорганизмам (бактериям и дрожжам) для такой же точно «наработки» окажется достаточным немногим более часа. Так что комментарии, как говорится, излишни.

Можно привести еще великое множество примеров, когда биотехнологические методы оказываются самыми выгодными при получении пищевых продуктов. И не только белка.

Взять, к примеру, проблему синтетических подсластителей. В частности, аспартама. Его производство уже налажено в США в широких масштабах, а теперь над той же проблемой работают и отечественные биотехнологи. Аспартам — интенсивный синтетический подсластитель, в 200 раз слаще сахара, и потому его потребление может быть сведено к весьма малым количествам.

Для получения аспартама необходимо иметь две аминокислоты — аспарагиновую и фенилаланин. Их, в свою очередь, тоже необходимо синтезировать. В общем, проблема достаточно сложна, поскольку в ней переплетены многие аспекты биотехнологии. Вот что по этому поводу сказал в одном из своих интервью член-корреспондент АН СССР В. Г. Дебабов:

«...Итак, сначала — аспарагиновая кислота. На лабораторном уровне биотехнологический способ ее получения уже разработан в академическом Институте биохимии имени А. Н. Баха под руководством члена-корреспондента АН СССР И. В. Березина. Очень эффективный способ: берется колонка с иммобилизованными клетками, сверху подаются исходные вещества — фумаровая кислота и аммиак, а снизу вытекает раствор L-аспарагиновой кислоты, причем работать колонка может очень долго без замены «начинки»...

Далее — фенилаланин. Производить его микробиологическим методом пока никто не умеет. Но у нас и тут есть кое-какой задел. Прежде всего, мы имеем штамм коринебактерии, который вырабатывает фенилаланин. Относительно мало, правда, но мы надеемся его усовершенствовать.

И здесь нам очень помог еще один академический институт — Институт молекулярной генетики. Дело в том, что генетика, а тем более генная инженерия коринебактерии изучены плохо и, главное, до сих пор в распоряжении ученых не было плазмиды, которую можно было бы нагрузить нужным геном и ввести в клетку коринебактерии. А теперь такая плазмида появилась — этим мы обязаны недавно скончавшемуся Роману Вениаминовичу Хесину-Лурье, замечательному биохимику и молекулярному биологу, работавшему в Институте молекулярной генетики. На время отпуска он обычно отправлялся куда-нибудь в поход и всегда привозил с собой коллекций собранных бактерий. И вот в одной из таких коллекций нашлась плазмида, которая может передаваться коринебактериям. Теперь, имея эту плазмиду, мы можем, с одной стороны, теоретически изучать генетику коринебактерий, что само по себе очень интересно и важно, а с другой - уже генноинженерными методами совершенствовать наш штамм.