Биотехнология

Биотехнология 

Существенное  значение в рамках "biopolicy" в  последние десятилетия приобрела  биотехнология, одна из составных частей так называемого шестого экономического уклада, включающего в себя также  системы искусственного интеллекта, глобальные информационные сети и сверхскоростные транспортные средства. Шестой уклад характерен для постиндустриального общества, в которое ныне вступают развитые страны Запада. Биотехнология находится в сфере интересов как ряда биополитиков, так и бизнесменов, политических деятелей, ученых различных специальностей. Сенсации в биотехнологической области вызывают значительный общественный резонанс и широко обсуждаются в средствах массовой информации. Биотехнология официально признана ООН в качестве технологии XXI века.  

Что такое биотехнология. Биотехнология может быть определена как промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами, т.е. как применение микробных, животных или растительных клеток или ферментов для производства, расщепления или преобразования материалов (Егоров и др., 1987)99. Однако приведенное определение и подобные ему не раскрывают в достаточной мере специфики именно современной биотехнологии. Клетки микроорганизмов фактически применялись человеком в хлебопечении, сыроделии, пивоварении, виноделии уже с глубокой древности (шумеры производили пиво около 6 тыс. лет тому назад).  

Представляется, что суть сегодняшней биотехнологии  трудно охватить компактным определением. Биотехнология включает в себя целый комплекс новых методов работы с живыми организмами (в первую очередь одноклеточными), новые области применения результатов этой работы, а также новые философско-методологические подходы к живому (часто говорят, что биотехнология создала новую "идеологию"). Следует отметить также необычную организационную структуру сообщества биотехнологов (об этом разговор - в конце раздела 7.2).  

К числу наиболее существенных новаторских методов  современной биотехнологии следует отнести:  

* Генетическую  инженерию (см. подробнее 7.3) - прицельное  изменение генов организма путем  манипуляций с его ДНК;  

* Инженерную  энзимологию - изменение свойств  ферментов с целью их применения  в пищевой, лекарственной или  химической индустрии. Например, с помощью фермента глюкозизомеразы предполагается превращать в промышленном масштабе глюкозу во фруктозу (которую могут употреблять диабетики). Один из важнейших подходов - иммобилизация ферментов или содержащих их клеток -- закрепление на целлюлозе, коллагене, гелеобразующих материалах или иных носителях. В ряде случаев ферменты функционируют в иммобилизованном виде лучше, дольше, стаблиьнее или просто по-иному (давая измененные продукты), чем в свободном виде  

* Культивирование растительных или животных клеток вне соответствующих организмов - на питательных средах (так, как традиционно выращивают бактерии). Это необходимо для массового производства ценных продуктов (например, лекарственных гликозидов женьшеня в культиваторе с клетками этого растения). Из культивируемых растительных клеток можно получить целые растения, совершенно идентичные по наследственным признакам (клоны). Несколько курьезным примером служит заявленный несколько лет назад в США проект по выращиванию рождественских елочек на продажу из клонов, полученных в чашках Петри (стеклянной посуде для культивирования одноклеточных)  

* Промышленное  производство биологических продуктов  в крупных масштабах (например, бактериальных кормовых препаратов  для животноводства) или, наоборот, в мизерных, но все равно насыщающих мировой рынок количествах (дорогостоящие лекарства, производимые в граммовых или даже миллиграммовых количествах); разработка биотехнологических индустриальных аппаратов (ферментеров, биореакторов) и производственных процессов * Выделение, очистка, химическая модификация и стабилизация биотехнологических продуктов с применением современных методов (ионообменная, аффинная и гель-хроматография, электрофорез, изоэлектрическая фокусировка, изотахофорез, иммуннохимические методы и др.)  

* Экосистемную  биотехнологию (экоинженерию), см.ниже.  

Методы биотехнологии  применяют в следующих областях:  

(1) Сельское хозяйство.  Речь идет о биотехнологических  средствах защиты растений, заменяющих  пестициды, например, о применении естественных врагов насекомых --вредителей или сорняков; о выращивании устойчивых к патогенам или свободных от них (в частности, безвирусных) растений; о создании новых пород животных методами генетической инженерии (см. 7.3.3); о микробной биомассе и других кормовых добавках для животных; о новых средствах профилактики (например, генноинженерные вакцины) и лечения болезней сельскохозяйственных животных.  

(2) Медицина. Биотехнология  предлагает новые антибиотики,  вакцины, лечебные сыворотки на  базе моноклональных антител, гормоны и факторы крови, синтезируемые в микробных культурах с использованием методов генетической инженерии, а также многое другое.  

(3) Пищевая промышленность: заменители сахара, ароматические  и вкусовые добавки, полученные  не химическим синтезом, а с применением микроорганизмов или культивируемых растительных клеток; пищевые ферменты; стабилизаторы - вещества, продлевающие срок хранения продуктов.  

(4) Энергетика - производство возобновляемых видов  топлива (см. ниже).  

(5) Горнодобывающая промышленность (биогеотехнология): выщелачивание металлов из руд с помощью микроорганизмов; микробное разделение водно-нефтяных эмульсий; извлечение остаточной нефти из скважин путем закачивания в них вязких растворов микробных биополимеров.  

(6) Охрана природы,  например, устранение биологическими  средствами последствий антропогенного  воздействия на природу (bioremediation); биодеградация экологически опасных  веществ (см. подробнее 7.2.2.).  

Поддержка развития биотехнологии, в том числе и  политическими средствами, является задачей ряда влиятельных международных организаций, среди которых отметим Европейскую федерацию по биотехнологии (European Federation of Biotechnology). Она преследует следующие цели:  

* Развитие биотехнологии  на благо всего населения;  

* Содействие  распространению информации и  кооперации во всех областях  биотехнологии  

* Предоставление  правительственным и наднациональным  (международным) организациям информации  по биотехнологии и экспертных  оценок по этой тематике;  

* Проведение мероприятий по ознакомлению широкой общественности с проблемами биотехнологии.  

Как уже отмечалось, биотехнология находится в сфере  интересов биополитиков. Мы рассмотрим три основных "ипостаси", в которых  биотехнология выступает на биополитической арене. Во-первых, биотехнология способствует охране биоса, преодолению энергетического кризиса и реализации других граней biopolicy. Во-вторых, биотехнология влияет на философско-этический базис биополитики. В-третьих, наконец, организационная структура международного сообщества биотехнологов такова, что в ней вполне уместно применять биополитически обоснованные социальные технологии типа социальных сетей.  

Биотехнология и проблемы biopolicy. Биотехнологические разработки, направленные на ликвидацию поллютантов - пестицидов, отходов химических производств -- могут быть проиллюстрированы на примере обевреживания отравляющего вещества иприта ("горчичного газа"). Этот отход химических предприятий загрязняет почву и водоемы100. Проблему предполагают решать, разлагая иприт с помощью выделенных из почвы штаммов бактерий Pseudomonas sp. 8-2 и Micrococcus sp. 6-2. Другой пример biopolicy на биотехнологической базе - ликвидация радиоактивных отходов. Так, ионнообменные смолы, с помощью которых очищают радиоактивную воду в ядерных реакторах и которые сами приобретают радиоактивность, могут быть ликвидированы путем их микробного расщепления. Бактерия Thiobacillus ferooxidans эффективно расщепляет, например, ионнообменную смолу катионит КУ-2-8101. 

Остановимся на вкладе биотехнологии в ликвидацию накапливающихся в почвах и водоемах пестицидов. В последние десятилетия в распоряжении биотехнологов есть штаммы микроорганизмов, способные их обезвреживать. Еще в 80-е годы методами генетической инженерии создан штамм Pseudomonas ceparia, разрушающий пестицид 2,4,5-трихлорфеноксиацетат. Выше кратко отмечено, что биотехнология предлагает и разработки, позволяющие в ряде случаев обойтись без пестицидов и других продуктов химической индустрии или по крайней мере снизить их необходимое количество.  

Во-первых, применение ядохимикатов становится излишним, если на полях растут устойчивые к насекомым, нематодам, другим патогенам растения - продукты генноинженерных разработок. Такие растения, например, хлопок, которому не страшны насекомые-вредители, занимают все большие посевные площади в мире. Широко используются в сельском хозяйстве, правда, и растения, устойчивые к самим пестицидам, в частности, такими свойствами обладают более 40% рапса, выращиваемого в Канаде. Понятно, что пестицид-устойчивые растения скорее ухудшают, чем улучшают экологическую обстановку, ибо подстегивают земледельцев безнаказанно (с точки зрения возделываемой ими культуры) увеличивать вносимые в почву количества ядохимикатов. Так мы сталкиваемся с биотехнологической разработкой, чье биополитическое значение может оказаться негативным. Распространение генноинженерных растений вызывает также ряд биополитических вопросов, адресованных генетической инженерии в целом (см. 7.3.).  

Во-вторых, средства защиты растений, а также удобрения, могут быть получены не химическим синтезом, а биотехнологическим путем. Так, многие виды насекомых восприимчивы к заболеванию, вызываемому грибом Beauveria bussiana. Препарат боверин из высушенных конидий гриба способен вызывать болезнь в течение года после обработки почвы или растений. К биотехнологическим средствам защиты растений относят и естественные информационные вещества насекомых, например, антиовипозитанты, воспринимаемые насекомыми как категорический приказ: "Здесь откладывать яйца нельзя!". Нарастает перечень биотехнологических препаратов, которые могут использоваться для защиты растений от патогенных микроорганизмов. Помимо готовых биотехнологических препаратов, речь в последние годы идет также о методе смешанного культивирования нескольких видов растений. Один из видов выделяет вещества, подавляющие развитие вредителей, к которым был бы беззащитен другой вид культурных растений. Так, перец вырабатывает защитное вещество (фитоалексин), помогающее предохранить картофель и другие виды сельскохозяйственных культур от заражения грибом фитофтора (Остроумов, 1986).  

На стыке чисто  практических разработок (в рамках biopolicy) и философски-ценностных идей находится разработанная в биотехнологии  концепция интегральных систем экологической защиты. В противоположность распространенному мнению, что насекомых, сорняки и др. следует "уничтожать без жалости", данная концепция планирует отказ от тактики тотального уничтожения вредителей пестицидами в пользу балансировки и ограничения их численности мягкими биотехнологическими методами (включая, в случае насекомых, упомянутые анитовипозитанты и иные молекулы-сигналы). Концепция интегральных систем экологической защиты предполагает осознание того, что и в масштабах локальной экосистемы, и в рамках планетарного биоса "вредные" с человеческой точки зрения организмы, тем не менее являются неотъемлемой частью био-разнообразия, представляют абсолютную ценность, как и предполагает философская биоцентрическая установка (см. раздел 2). Мы еще вернемся к философским граням биотехнологии. 

К сожалению, биотехнология  не всегда помогает решать проблемы biopolicy. В некоторых случаях она сама создает их. Выброшенные в атмосферу  клетки микроорганизмов угрожают вспышкой бронхиальной астмы и других аллергических  заболеваний. В 80-е годы ХХ века вызвало политический резонанс загрязнение атмосферы дрожжевой биомассой в виде аэрозоля на биотехнологическом предприятии в г. Кириши (СССР), пока на нем и на ряде других предприятий по производству кормового белка одноклеточных организмов не установили эффективные пылеуловители и, более того, не добились внедрения бессточной технологии (замкнутого цикла с рециркуляцией отходов, см. ниже об экосистемной биотехнологии)102.  

В современную  эпоху человечеству грозит продовольственный и энергетический кризис, которые тесно связаны с ростом населения и усугубляют разделение мира на "богатых" ("золотой миллиард") и "бедных". Глобальный дефицит продовольствия и энергоносителей являются проблемами с биополитическим звучанием, и биотехнология может приложить руку к их решению.  

Потенциальная роль биотехнологии в борьбе с  продовольственным кризисом - в разработке рецептов нетрадиционной (для современной  культуры хотдогов и попкорна) и  недорогой пищи. Достаточно указать  на биотехнологию выращивания цианобактерии Spirulina, чья биомасса съедобна и предупреждает рахит у младенцев. Spirulina служила повседневной пищей для племен в районе озера Чад в Африке и для центральноамериканских индейцев, делавших из нее лепешки. Некоторые разработки основаны на применении биомассы экзотических грибов - вешенки, шиитаке (традиционная пища японцев), фузариума. Биотехнологи стран Запада опираются в своих разработках на традиции, тысячелетиями существовавшие на Востоке. Упомянем также биотехнологические разработки по производству миса и кодзи (японских продуктов питания, получаемых путем ферментации риса и сои), суфу (китайского сыра из сои) и вьетнамского рыбного соуса. "Накормить планету" пытаются также с использованием бактериальной биомассы. По мнению специалистов, бактериальная биомасса имеет свойства, которыми должна обладать новая человеческая пища: не имеет ни запаха, ни цвета, ни структуры, ни вкуса, так что вся надежда на вкусовые, ароматические и структурирующие добавки, которые могут быть созданы также средствами биотехнологии (Егоров и др., 1987).