Владимир Вакула - Биотехнология: что это такое?

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».