Владимир Вакула - Биотехнология - что это такое?

Бактерии — одноклеточные организмы, относящиеся к самым древним на Земле, еще «доядерным» формам, так называемым прокариотам, о жизнедеятельности которых можно было бы поведать много любопытного. Но ограниченные избранной темой остановимся лишь на способах их питания. Так вот, одни из них всегда предпочитали «диету» органическую и потому получили имя «гетеротрофов» (то есть питающиеся другими).

Другие стали автотрофами, что означает дословно в переводе с греческого — питающиеся сами. При строгом дефиците органики на Земле, когда жизнь на ней была представлена одними микроорганизмами, питаться самому означало единственное — научиться утилизировать неорганику, превращая ее в органику. Так бактерии взяли на себя функции уникальных посредников между «живым» и «мертвым», как бы соединив тем самым воедино все три стихии нашей планеты — землю, воду и воздух.

Здесь, вероятно, самое время упомянуть об одном весьма курьезном случае, память о котором летопись истории науки, бережно хранящая в своих анналах разные факты, свидетельства и даже анекдотичные случаи из ее становления, донесла до наших дней. Произошел он во Франции в самом конце XVIII столетия. Здесь «по вине» компетентнейшей из комиссий, возглавляемой самим Лавуазье, один из главных элементов земной атмосферы нарекли «безжизненным» (именно так звучит в переводе с латинского слово «азот»).

Между тем, в состав каждой белковой молекулы входит азот, а значит, ему наряду с кислородом обязана своим возникновением жизнь, поскольку при всей сложности и многогранности ее проявления она лишь форма существования белковых тел.

Азот — это три четверти земной атмосферы. Он — составная часть органических и неорганических соединений и потому вездесущ. Он — в реках, морях, океанах. Мы каждую секунду вдыхаем и выдыхаем его. Но, увы, не усваиваем... И только крохам микроорганизмам оказалась по плечу столь сложная и необычная работа, как ассимиляция молекулярного азота. Прославленные «имена» отдельных родов бактерий, специализирующихся на усвоении атмосферного азота, известны науке давно. Это, прежде всего, азотобактер, клостридиум, ризобиум . Так что на символической Доске почета, существуй такая в действительности, их «имена» за великие заслуги перед человечеством были б в первую очередь высечены на мраморе. А вслед за тремя вышеназванными родами такой чести, вероятно, удостоились бы и цианобактерии , обитающие в почве, водах, рисовых чеках. Те самые бактерии, что заставляют, к сожалению, все чаще «цвести» многие наши водохранилища, пруды, реки и озера. Осклизлая ряска в считанные дни затягивает еще вчера чистую зеркальную гладь, перекрывая доступ кислорода в глубь водной толщи. Гибнут рыбы, растения, насекомые.

«Зацвести» озеро или водохранилище побудила искусственно активизированная азотфиксирующая деятельность бактерий, спровоцированная обильными минерализированными стоками с полей. К такому водоему подойти страшно — зловонная яма, да и только. То разлагается, портится, пропадая всуе, бактериальный белок, который можно и должно использовать по-хозяйски. (Во многих странах мира, кстати, так и поступают, снимая с «цветущих» водоемов не одну, а две белковых «жатвы» в год.)

Но нельзя ли позаимствовать у бактерий, во-первых, способность быстро и в таких огромных количествах утилизировать молекулярный азот, а, во-вторых, не менее производительно синтезировать на его основе белок?

Разумеется, можно, но только в том случае, если таинственный механизм бактериальных трансформаций будет познан. Вот почему тысячи лабораторий мира столь настойчиво изучают эту уникальную способность одноклеточных организмов созидать из неживого органику. Недаром наш выдающийся биохимик академик А. Н. Бах писал по поводу попыток «копирования» естественных возможностей бактерий в лабораторных и даже промышленных условиях.

«Подобно тому как теоретическое изучение механизма полета птиц привело к построению летательного аппарата, более тяжелого, чем воздух, мы надеемся путем теоретического изучения сопряженного действия биологических окислительно-восстановительных катализаторов, обусловливающих связывание атмосферного азота бактериями, выявить наиболее благоприятные условия для технического синтеза аммиака».

Не диво ль? Крохотная клетка легко и естественно ведет как по нотам сложнейшую «партитуру» фиксации азота, написанную для нее природой. Она-то ведет, а современной промышленности такая «партия», оказывается, не по силам. Ей для производства аммиака подавай условия «изысканные» — температуру в 500 градусов и давление не менее чем в 350 атмосфер. А микроклетке ничего этого не требуется. Она и без тепла и давления легко разрывает все три внутримолекулярных связи инертного азота.