Биотехнология
Биотехнология — промышленная технология, использующая биологические объекты (микроорганизмы, водоросли и др.) и биологические процессы в производстве ценных для экономики продуктов; применяет методы микробиологического синтеза, тесно связана с генетической инженерией, занимающейся конструированием новых сочетаний генов (материальных носителей наследственности) с целью влияния на изменчивость и наследственность организмов.
С древних времен известно традиционное применение методов биотехнологии в приготовлении пищевых продуктов — хлеба, сыра, уксуса и т. п. Все эти продукты получают в процессе брожения — расщепления органических веществ (преимущественно углеводов) под действием микроорганизмов или выделяемых из них ферментов.
Биотехнологи используют штаммы бактерий (серии культур микроорганизмов), выведенные генетической инженерией, для производства продукции не только в пищевой, но и в медицинской и химической промышленности. Так, например, получают кормовые дрожжи и хлореллу для обогащения кормов белком. Применяя штаммы бактерий, производят в промышленных условиях инсулин — гормон поджелудочной железы, необходимый для лечения больных сахарным диабетом. Выведены бактерии, которые позволяют искусственно получать универсальный противовирусный препарат — интерферон, и бактерии, участвующие в синтезе витаминов. В частности, витамин B12 синтезируют с участием так называемых пропионовых бактерий.
Штаммы микроорганизмов выводят с самыми различными целями. В металлургии ими пользуются для извлечения некоторых цветных металлов (марганца, меди, хрома и др.) из бедных руд. Этот прием стал одним из способов обогащения полезных ископаемых. В будущем не исключена биотехнологическая концентрация рассеянных атомов урана и золота.
Важна биотехнология и для экологии, охраны окружающей среды. В последнее время выведены бактерии, способные извлекать металлы из сточных вод промышленных предприятий. Это позволяет не только повысить степень их очистки, но и вернуть к жизни водоемы, считавшиеся ранее погубленными отходами фабрик и заводов.
Успешно разрабатываются биотехнологические подходы к решению еще одной задачи — снижения содержания взрывоопасного газа метана в шахтах. С этой целью предлагают использовать бактерии, окисляющие метан в кислоту. Метод готов к внедрению в практику.
Находится в стадии разработки проблема использования биотехнологии в геологии. Идея состоит в том, чтобы, подавая воздух в нефтяную залежь, активизировать микроорганизмы, окисляющие углеводороды нефти до жирных кислот. В результате усилится жизнедеятельность бактерий, вырабатывающих метан. Благодаря этому можно будет существенно снизить вязкость нефти, повысить давление на пласт и увеличить степень извлечения нефти. Но это дело будущего.
Остановимся еще на одном, чисто техническом направлении биотехнологии. Способностью видеть окружающий мир мы обязаны особому белку — родопсину, входящему в состав сетчатки глаза. Как установили ученые, подобный белок содержат и некоторые бактерии, живущие в соленых озерах. Родопсин бактерий — бактериородопсин, подобно родопсину человеческого глаза, разлагается на свету, меняя окраску. Причем, воздействуя на него химическими веществами, процесс разложения можно останавливать на любой стадии. В перспективе возможно использование в технике этого свойства бактериородопсина. Если нанести слой бактериородопсина на подложку, применяемую вместо фотопленки, можно получить качественно новый фотоматериал. Частицы бактериородопсина в тысячи раз мельче, чем светочувствительной эмульсии серебряной фотопластинки, а значит, на такой же площади при использовании нового фотоматериала будет получено изображение с гораздо более высоким разрешением, или, другими словами, записано значительно больше информации.
Эксперименты биофизиков показали, что бактериородопсин можно использовать для записи информации. И при этом имеется возможность многократно стирать изображение и записывать вновь. Емкость информации, возможность её многократной перезаписи — это как раз то, что нужно для памяти компьютеров. Так что, возможно, в недалеком будущем в электронных вычислительных машинах начнут работать блоки белковой памяти.
В числе перспектив развития биотехнологии — получение с помощью фотосинтеза органических соединений, водорода (экологически чистого топлива будущего), электроэнергии и т. д.
