Криобиологические сосуды > Что такое биотехнология? > Исторические перспективы

Исторические перспективы


До тех пор, пока всеобъемлющий термин «биотехнология» не стал общепринятым, для обозначения наиболее тесно связанных с биологией разнообразных технологий использовали такие на­звания, как прикладная микробиология, прикладная биохимия, технология ферментов, биоинженерия, прикладная генетика и прикладная биология. Если не принимать в расчет производст­ва мыла, то первая же из числа возникших «технологий» тако­го рода стала предшественницей прикладной микро'биологии. Наши предки не имели представления о процессах, лежащих в основе таких технологий. Они действовали скорее интуитивно, но в течение тысячелетий успешно использовали метод микробиологической ферментации для сохранения пищи (например, при получении сыра или уксуса), улучшения вкуса (например, хлеба и соевого соуса) и производства спиртных напитков. Пи­воварение до сих пор остается наиболее важной (в денежном исчислении) отраслью биотехнологии. Во всем мире ежегодно производится около 10й литров пива стоимостью порядка 100 млн. фунтов стерлингов. В основе всех этих производств ле­жат реакции обмена веществ, происходящие при росте и раз­множении некоторых микроорганизмов в анаэробных условиях. В конце XIX в. благодаря трудам Пастера были созданы реаль­ные предпосылки для дальнейшего развития прикладной (тех­нической) микробиологии, а также в значительной мере и био­технологии. Пастер установил, что микробы играют ключевую роль в процессах брожения, и показал, что в образовании от­дельных продуктов участвуют разные их виды. Его исследо­вания послужили основой развития в конце XIX и начале XX вв. бродильного производства органических растворителей (ацето­на, этанола, бутанола и изопропанола) и других химических ве­ществ, где использовались разнообразные виды микроорганиз­мов. Во всех этих процессах микробы в бескислородной среде осуществляют превращение углеводов растений в ценные про­дукты. В качестве источника энергии для роста микробы в этих условиях используют изменения энтропии при превращениях веществ. Совсем иначе обстоит дело в аэробных процессах при контролируемом окислении химических веществ до углекислого
газа и воды. При этом организмы извлекают   гораздо больше энергии.
Процессы такого рода, в которых биомасса, т. е. возобно­вляемый источник сырья, используется для получения химиче­ских веществ, играли ведущую роль на первом этапе развития современной биотехнологии. По мере становления нефтехимии на смену многим из них пришли химические процессы. В тех случаях, когда некоторые химические соединения, например цитрат, ацетат и итаконат, широко использовались при произ­водстве пищевых продуктов, их продолжали получать путем брожения, самым выгодным с экономической точки зрения пу­тем. В некоторых странах (например, в Италии) таким спосо­бом вырабатывали даже технический этиловый спирт. Сегодня под влиянием энергетического кризиса производство спирта из растительного сырья получает все более широкое распростране­ние в США и Бразилии и, видимо, вскоре выйдет на первый .план в странах Дальнего Востока.
 Переключение спиртового брожения у дрожжей на образование глицерола
Рис. 1.2. Переключение спиртового брожения у дрожжей на образование глицерола.
Возвращение к производству органических соединений путем брожения вполне возможно, но в Европе это будут скорее все­го лишь наиболее дорогостоящие вещества. Очевидным исклю­чением здесь может быть превращение в технический спирт винных рек ЕЭС. Это, конечно, странная политика, странная биотехнология и по меньшей мере необычная экономика, пред­лагающая химической промышленности нечестные условия со­ревнования.
На рис. 1.2 показано, какие биохимические реакции лежат в основе одного из первых процессов «современной» биотехно-
логии. Этот рисунок представляет определенный интерес в свя­зи с тем, что он иллюстрирует «инженерный» принцип модифи­кации нормального метаболизма дрожжей при образовании ими спирта. При добавлении бисульфита к сбраживаемой среде аце-тальдегид не может выступать в роли акцептора восстанови­тельных эквивалентов, образующихся в реакциях пути Эмбде-на — Мейергофа. В результате таким акцептором служит фос-фодиоксиацетон, а вместо этилового спирта образуется глице-рол. Этот процесс оказался особенно ценным, когда в ходе пер­вой мировой войны возросли потребности в глицероле (его ис­пользовали для производства взрывчатых веществ).