Класика біотехнології: найдавніша з професій?

Будь-яке твердження можна підкріпити підходящої до випадку цитатою з класиків. Наприклад, «З усіх мистецтв для нас найважливішими є вино і доміно» (В. І. Ленін). Або «Широко простягає хімія руки свої у справи людські» (М. В. Ломоносов). Знайти у класиків цитату про те, що і біотехнологія широко простягає свої руки, неможливо - саме це слово придумали в 1917 році, а більш-менш широко застосовувати, і то для початку у вузькому колі фахівців, стали тільки в шістдесятих роках минулого століття. Зате самими солідними багато хто вважає цитати з Біблії, а там можна знайти висловлювання на будь-який випадок, у тому числі про одне з перших освоєних людством біотехнологічних процесів - отриманні харчових продуктів за допомогою мікробіологічного бродіння.

Вино, оцет, дріжджі, закваска та інші, що відносяться до класичної біотехнології, терміни згадуються в Старому і Новому завіті тисячі разів. Наприклад, коли євреї втекли з Єгипту, «... поніс народ тісто своє, поки воно вскісло- діжки свої, зав'язані в їхні одежі, на плечах їх» (Вих 12:34). Пророк Ісая, підбиваючи народ ізраїльський повстати проти чергових гнобителів, від імені Господа обіцяв: «... ось Я забираю з твоєї руки чашу сп'яніння, дріжджі з чаші люті Моєї ... і подам її в руки мучителям твоїм» (Іс 51: 22,23) . Ісус застерігав апостолів: «... Стережіться уважливо фарисейської та саддукейської» (Мф 16: 6). Правда, тупуваті учні, як завжди, зрозуміли його буквально, і Син Людський в черговий раз був змушений пояснювати їм сенс іносказання. І апостол Павло, закликаючи паству до перебудови і оновленню, писав: «... очистьте стару розчину, щоб стати вам новим тістом» (1 Кор 5: 7).

Розповідь про будь-якій науці часто починають зі слів на кшталт «Вперше це згадується в трактаті третього тисячоліття до нашої ери, що приписується легендарному мудреця ...» або «на фресках єгипетських пірамід є зображення ...». При бажанні що-небудь в цьому роді можна сказати з приводу - від ядерної фізики до нейрохірургії. Якщо пил століть надає предмету розгляду додаткову солідність, то біотехнологія легко складе конкуренцію іншим, більш відомим з найдавніших професій.

Невідомо, скільки тисяч років тому люди навчилися застосовувати процеси спиртового, молочнокислого та інших видів бродіння. Можливо, навіть раніше, ніж розводити вогонь. Слони, наприклад, хоч вони і дурніші неандертальців, не відмовляють собі в задоволенні поїсти перебродивших фруктів, після чого хитаються по джунглях, б'ються один з одним (більше якось не з ким) і мирно засипають у канаві під деревом бодхі.

Практичне застосування біотехнології почалося тоді, коли наші далекі предки спробували що-небудь кисле і виявили, що продукт не зіпсувався, а придбав нові корисні властивості.

Першими мікроорганізмами, яких люди приручили і змусили працювати на себе, були дріжджі та молочнокислі бактерії. І ті, й інші зустрічаються в природі скрізь, де є хоч трохи цукрів - на поверхні рослин, у грунті, воді, на шкірі і в кишечнику людини та інших тварин. Молочнокислі бактерії харчуються лактозою (молочним цукром) та іншими простими цукрами, а в навколишнє середовище виділяють в основному молочну кислоту і - залежно від роду та виду - різні кількості вуглекислого газу, оцтової кислоти і етилового спирту. Дріжджі перетворюють прості цукри в етиловий спирт і вуглекислий газ.

Зверніть увагу: і тут, і в подальшому, якщо мова піде про вихідних і кінцевих продуктах життєдіяльності мікроорганізмів, це в переважній більшості випадків грубе спрощення. Сказати, що молочнокислі бактерії харчуються лактозою і виробляють молочну кислоту - це приблизно так само правильно, як заявити, що японці харчуються рисом і виробляють телевізори. Підбір оптимальних умов для розвитку мікроорганізмів - складна і важлива задача, в тому числі й тому, що від складу, температури та інших параметрів середовища дуже сильно залежить кількість і склад продуктів життєдіяльності, заради яких їх і розводять у неволі. Спиртове, молочнокисле, уксусно-, масляно-, пропіоново- і-так-далі-кисле бродіння називають так за основним кінцевому продукту метаболізму.

Більшість мікробів здатні харчуватися самими різними органічними речовинами. Наприклад, більшість оцтовокислих бактерій краще харчуватися не спиртом, а глюкозою, але в багатій цукрами середовищі (наприклад, у виноградному соку) їх розвиток пригнічують краще пристосовані до цього середовища конкуренти, зазвичай - дріжджі. А от коли дріжджі з'їдять всі доступні їм цукру, утворюють спори і ляжуть на дно, настає зоряний час оцтовокислих бактерій - і так далі. Зрештою всі органічні речовини повертаються в атмосферу у вигляді вуглекислого газу та азоту, в воду і в грунт - у вигляді мінеральних солей, і знову включаються в кругообіг речовин у природі.

Кінцевий продукт - це теж умовне поняття. У кожній клітині, від бактерії до нейронів головного мозку homo sapiens, перетворення одних речовин в інші - це складний і багатостадійний процес з численними «допоміжними виробництвами», тому вислови на кшталт «утворюють молочну кислоту» мають на увазі безліч проміжних і побічних продуктів. Іноді ці речовини становлять невід'ємну частину основної продукції - наприклад, створюють букет вина або смак і запах хліба.

У багатьох випадках вони заважають виробництву, і доводиться докладати зусиль, щоб збільшити вихід потрібного продукту і виділити його в чистому вигляді. Приклади - очищення спирту етилового зернового класу «Люкс» від сивушних масел шляхом багаторазової ректифікації. Або виділення за допомогою гель-електрофорезу частки відсотка прогестерону із загальної маси вмісту біореактора, в якому генетично модифіковані кишкові палички проводять біотрансформацію рослинних естрогеноподібних речовин в людські кортикостероїдні гормони.

Якщо остання фраза здалася вам важкувато для сприйняття, не турбуйтеся. Почнемо з простого і зрозумілого, а до складнощів і чудесам сучасної біотехнології перейдемо поступово.

Що читати по темі - просте і зрозуміле:

Класика біотехнології: як борошно і дріжджі стають хлібом?

Класика біотехнології: як зерно і дріжджі стають пивом?

Класика біотехнології: як виноград і дріжджі стають вином?

Класика біотехнології: як соя і цвіль стають сиром?

Класика біотехнології: як вуглекислий газ і світло стають спіруліна?

Класика біотехнології: як м'ясо квасять?

Класика біотехнології: як яблука мочать?