Владимир Крупин - Карлики рождают гигантов

У коровы жизнь проще. В ее желудочке есть особый «цех» — рубец. И в этом цехе трудятся химики особой квалификации — микроорганизмы. Они перерабатывают сырые и грубые «полуфабрикаты», поступающие вместе с кормом в желудок, и превращают их в «готовую продукцию». Даже из мочевины — карбамида — они способны синтезировать нужные организму аминокислоты.

Однако естественные корма весьма небогаты азотом. В кукурузе не хватает метионина, в жмыхе подсолнечника — другой аминокислоты, лизина. Вот почему корова с трудом наедается досыта, хотя жует целый день. В погоне за азотом она не отказывается и от карбамида и старается съесть побольше силоса. Кукурузный силос к концу зимы часто прокисает. Чем больше съедает его животное, тем больше «закисает» и оно само. Это сказывается и на здоровье животного и на качестве его мяса.

Вылечить такое животное нетрудно. Достаточно подбросить в корм бактерии, которые уменьшают кислотность среды в его желудке.

Но, как известно, лучше предупредить болезнь, чем бороться с ее последствиями. Значит, надо включить в рацион коровы необходимый белок. Еще острее в нем нуждаются цыплята и поросята.

Проблема белка в животноводстве и птицеводстве — это проблема № 1. Дать животным больше белка — это значит получить больше мяса, а заодно сберечь много кормов.

Решить эту проблему помогают те же чудесные живые «палочки».

Каждый микроорганизм — это крохотная фабрика белка. Она сама вырабатывает аминокислоты, необходимые для построения белковой молекулы. В клетках микрококуса-глютамикуса, например, синтезируются метионин, гомосерин, треонин и лизин. Сколько? Вот самый важный вопрос. Один грамм бактерий производит всего одну сотую грамма лизина. С точки зрения хозяйственника такая «фабрика» нерентабельна. К тому же она выпускает продукцию, которая нам не очень нужна (гомосерин и т. д.).

Как перестроить «технологический процесс» — заставить бактерию «специализироваться» на одном лизине и резко увеличить его производство?

Задача эта была решена коллективом физиологов, генетиков, химиков и физиков, работавших в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова под руководством доктора биологических наук С. И. Алиханяна.

Поразительная жизнестойкость микроорганизмов давно замечена. Некоторые из них могут годами сохраняться в высушенном состоянии, переносить стоградусную жару, морозы до минус 185 градусов, давление в 6 тысяч атмосфер и убийственные дозы радиации — в 100 000 рентген!

Последнее обстоятельство особенно заинтересовало микробиологов.

Что такое селекция? Отбор наиболее жизнеспособных. Радиация убивает все живое. Но, очевидно, есть индивидуумы, которые выдерживают бóльшую дозу, чем их собратья. А раз так, значит, они наиболее жизнеспособны. И атомная радиация (в сочетании с другими методами) стала инструментом селекции.

Из мириад микроорганизмов, подвергшихся облучению, уцелели единицы. Они стали родоначальниками производства «атомного лизина». Новые штаммы микрококуса-глютамикуса в две с половиной тысячи раз продуктивнее обычных! Вместо одной сотой грамма они производят на литр питательного раствора уже 25 граммов!

Пластмассовые пакетики с желтым порошком отправляются из курчатовского института по разным адресам. В Институт питания — для дальнейших исследований и поисков. На Братцевскую птицефабрику — по прямому назначению. Прибавка долей грамма лизина к суточному рациону цыплят ускоряет их рост на 20 процентов.

Но чтобы получать полезные микроорганизмы в промышленных масштабах, их тоже надо чем-то кормить. Академик Имшенецкий считает наиболее перспективным методом выращивание микробов на нефтяных и газообразных углеводородах. Запасы этого «корма» огромны, а стоимость невелика.

Уже открыты особые породы микроорганизмов, вырабатывающие из нефтепродуктов не только белок, содержащий и лизин и метионин, но и витамины роста — рибофлавин и пантотеновую кислоту. Производительность их колоссальна. Бык весом в полтонны, находясь на пастбище, прибавляет в весе полкилограмма (в переводе на чистый белок) в сутки. Масса микробов весом в полтонны синтезирует за это время 1250 килограммов белка!

Способность микроорганизмов к сверхсинтезу может быть прирожденной. Производственные расы пропионовокислых бактерий образуют в 100–200 раз больше витамина B 12(речь о нем пойдет ниже) по сравнению с другими бактериями.

Поиски активных форм микроорганизмов в естественных природных условиях нередко приносят удачу ученому. Но вероятность удачи микробиолога в этом случае можно сравнить с вероятностью удачи селекционера, ищущего среди тысяч сеянцев нужный ему экземпляр. Его может и не оказаться в природе. Не найдя искомого образца, селекционер обращается к гибридизации и другим испытанным методам направленного воздействия на организм. Современные микробиологи все чаще следуют этому примеру.

Химический препарат рождается, как правило, дважды. Сначала — когда его в первый раз синтезируют или открывают. Второй раз — когда находят простой и экономичный способ производства.

Производство спирта из патоки — дело не новое. Известно, что сбраживание сахара производят дрожжи. Но эти «спиртогоны» не очень активны. Они превращают в спирт только один из сахаров, входящих в состав патоки, — рафинозу. Раса «Я» сбраживает рафинозу всего на треть. Другие расы спиртовых дрожжей действуют на другие сахара.

В лаборатории генетики микроорганизмов Института микробиологии был проделан тончайший эксперимент — скрещивание микробов. Его цель — получить гибрид, объединяющий в себе полезные свойства разных рас.

Микроманипулятор с необычайной осторожностью извлек споры (семена) дрожжей и поместил их в микрокапли солодового сусла. Чтобы получить гибрид, нужно было добиться слияния (копуляции) ядер двух различных организмов. 598 пар спор скрестила О. Г. Раевская. И только в двух из 598 опытов произошла копуляция. Образовались всего две гибридные клетки. Шестьдесят седьмая пара дала гибрид «67». Он вел себя точно так же, как и один из родителей, сбраживая всего треть сахара.

Зато гибрид «68» оказался молодцом — он пошел сразу в обоих предков и превращал в спирт все 100 процентов сахара, входящего в патоку!

Активность микроорганизмов можно повысить и другими методами. Микробная клетка легко приспосабливается к переменам и перестраивает свою деятельность применительно к окружающим условиям.

Классические работы К. Нейберга еще полвека назад показали, насколько гибок жизненный механизм живых карликов. Изучая химизм спиртового брожения, Нейберг искажал его. Он добавлял в среду различные вещества, чтобы посмотреть, как среагируют в каждом случае дрожжи. Исследователь открыл пять различных форм брожения. Добавляя в культуру дрожжей сульфит или щелочи, он вдруг обнаружил, что они интенсивно вырабатывают глицерин, который при нормальном брожении образуется в ничтожных количествах как побочный продукт. Это открытие легло в основу промышленного производства глицерина.