В. Морозов - История инженерной деятельности

Во Франции в конце ХVII в. появились первые бутылки. Горлышки бутылок стали заливать сургучом что позволяло дольше выдерживать вино. Это заслуга дона Пьера Периньо из Шампани, расположенной к востоку от Парижа. Его по праву считают «отцом шампанского».

В 1775 г. было сделано интересное открытие: если виноградную гроздь оставить на лозе до заморозков, то это приводит к увеличению сахаристости благодаря гидролизу углеводов (гидролиз означает «лизис» – расщепление с помощью «гидры», то есть воды). В истории виноделия были и довольно сложные моменты, когда вино болело, закисало. Французские виноделы обратились за помощью к Луи Пастеру, который стал к этому времени известным химиком. В то время господствовало мнение не менее известного немецкого химика Ю. Либиха, который считал, что брожение вина представляет собой чисто химический процесс.

Пастер великолепно справился с задачей, поставленной перед ним виноделами Франции. По ходу ее решения он сделал еще одно величайшее открытие: брожение обусловлено жизнедеятельностью живых микроскопических существ, или микробов. Размножаясь неуправляемо, микробы уксуснокислотного брожения «выедают» накопившийся в вине спирт и окисляют его в уксусную кислоту. Пастер нашел простой способ приостанавливающий нежелательное размножение микроорганизмов: необходимо прогреть 2–3 раза до температуры 60–70 °С то, что желаем защитить от биологической опасности. Этот способ получил название «пастеризация». Мы часто видим молочные пакеты с надписью «пастеризованное». Такой чести удостоен величайший французский химик и микробиолог Луи Пастер.

По мере развития биологии вообще и биотехнологий, в частности, стало ясно, что многочисленные недуги, терзающие с незапамятных времен человека, имеют генетическую природу, то есть возникают в результате «поломки» того или иного гена. Задачи биотехнологии – найти этот дефектный ген, определить характер «поломки». Разумеется, все это полностью относится также к животным и растениям. Рассматривая сущность биотехнологий (если можно сказать так), историю ее становления и развития, следует остановиться на некоторых открытиях, имеющих методологическое значение, являющихся «становым хребтом» для биотехнологий, дающих возможность понимания многого из того, что мы сегодня называем биотехнологиями. С какими же открытиями в первую очередь, мы связываем биотехнологии? Это выделение нуклеина, а впоследствии нуклеиновых кислот из белых клеток крови больных. Этой проблемой занимались швейцарский врач Ф. Мищер, опубликовавший в 1871 г. свою знаменитую статью о выделении нуклеина из белых клеток крови больных, и биохимик К. Альбрехт Коссел, сделал свой вклад – выяснил причину подагры в результате отложения в суставах нуклеина.

В первой трети ХХ века рождается хромосомная теория наследственности, которая гласит, что гены, или наследственные факторы, локализуются в хромосомах, передаваясь от поколения к поколению. В разработке этой теории огромная заслуга Т. Х. Моргана и Г. И. Менделя. В 1943 году произошло эпохальное событие – была определена химическая природа гена. Произошло это в лаборатории, руководителем которой был Освальд Эйвери. 4 февраля 1944 г. считается днем рождения дезоксирибонуклеино­вой кислоты (ДНК) в биологическом смысле слова. Стало ясно, что ген – это ДНК. Позже было доказано, что ДНК является носителем генетической информации, кодируя правильный порядок аминокислот в белковой цепи. В эти же годы впервые удалось прочитать три буквы генетического кода (М. Ниренберг). Это начало осознания того, что синтез белка начинается всегда с одной и той же аминокислоты.

В 60-е годы ХХ в. биология решила две величайшие загадки жизни. Она узнала, из чего состоят наши гены и как они работают, прочитав язык, на котором говорит вся жизнь. Биология поняла, что код жизни уникален и универсален. Биология получила в свое распоряжение инструмент с помощью которого можно говорить с любым живым существом. Открылась реальная возможность полного манипулирования геном.

Х. Г. Коран в лекции, прочитанной в Стокгольме в 1968 г., наметил путь дальнейшего развития науки о жизни – «научиться встраивать и вырезать гены… коренным образом изменить всю нашу биологию».

Со временем ученые овладели способом выращивания клеток в стеклянных чашках и пробирках, т.е. культурой ткани. Но метод культуры не мог получить широкого распространения до появления антибиотиков, которые предотвращали развитие болезненных микроорганизмов. Первые успехи на этом пути относятся к 1896 г., когда был выделен первый антибиотик (открыватель Б. Гозио). В 1918 г. К. Алсберг выделил пенициллиновую кислоту, а несколько позднее этой проблемой довольно успешно занимается Александр Флеминг. Он создает пенициллин, который спас сотни тысяч раненых в годы Второй мировой войны. Не случайно, что именно он вместе с другим ученым (П. Д, Флори) стал лауреатом Нобелевской премии. Следует заметить, что в годы Великой Отечественной войны и профессор З. В. Ермольева (СССР) создала свой собственный пенициллин, который оказался лучше английского (это признавали ученые многих зарубежных стран).

Выделение генов и создание способов их введения в клетки открыло перед биологами путь к началу современной биотехнологии, то есть технологии прямого манипулирования генами и их белковыми продуктами в промышленном масштабе.

Огромным достижением ученых являются работы в области выделения инсулина. Инсулин представляет собой один из важнейших гормонов человека, участвующих в сахарном обмене, недостаток которого приводит к гормональному заболеванию под названием «диабет». Только за открытие его роли канадскому исследователю Ф. Баншингу в 1923 г. присудили Нобелевскую премию. В 1976 г. к решению проблемы выделения гена человека одновременно подошли сразу три группы исследователей: Гилберрта в Гарварде, исследователи в Калифорнийском университете и сравнительно молодая, основанная в южном пригороде Сан-Франциско, биотехнологическая компания «Джинейтек», название которой переводится как «ген-технология».

Так была открыта возможность решения глобальной задачи получения инсулина с генетического продукта человека. Ранее диабетиков лечили и в настоящее время лечат введением им свиного или бычьего инсулина, добываемого на бойнях из поджелудочной железы забитых животных. Инсулин обоих животных слегка отличается по аминокислотной последовательности от человеческого, но для его получения нужно огромное количество животных. За расшифровку последовательности получение инсулина с генетического продукта англичанин Ф. Сэнджер из Кембриджа получил премию в 1958 году. Используя генноинженерную технологию можно получить такое количество инсулина которое нужно для лечения огромного количества больных.