Renome Ежемесячный общественно-политический журнал Реноме
 Powered by LetNick.com

ЕЖЕМЕСЯЧНОЕ ОБОЗРЕНИЕ
201281
ПРОСМОТРОВ

март 2015

Слово
Резонанс
Факт
Регион
Политика
Экономика
Безопасность
Общество
Спортивный обзор
Театральный обзор
О журнале
Архив номеров
Газета "Закон и порядок"
AVTO-Renome
Редакция
Вакансии
Отзывы и пожелания
Обратная связь

Биотехнология: фантастическая наука

Юлия Серафимова


Наблюдавшийся в 90-е годы развал российской науки заметно замедлился. Стоящие у государственного руля сегодня вполне осознают необходимость стимулирования науки. Показательный пример: глава города Красноярска Петр Пимашков уже шестой год подряд в январе на традиционном профессорском балу вручает научным деятелям премии за выдающиеся достижения.


Одним из лауреатов 2008 года стала доктор биологических наук, профессор и заместитель директора по науке Института биофизики Сибирского отделения РАН Татьяна Волова. Два часа увлекательной беседы с этой невероятно обаятельной дамой вызвали смешанные чувства — одновременно гордость за возможности человеческого интеллекта, удивление и восхищение тайнами микромира и даже подъем своего рода красноярского патриотизма. И возмущение, негодование от того, как мало еще востребованы блестящие открытия наших микробиологов…


Многотомный роман со счастливым концом

— Татьяна Григорьевна, за что вы получили в этом году премию главы города?

— Вся моя жизнь связана с Институтом биофизики. С 22 лет до сего дня. Если говорить коротко, я исследую водородокисляющие бактерии — микроорганизмы, живущие за счет окисления водорода. Разрабатывать эту тему начал выдающийся микробиолог Сергей Виноградский, который после 1917 года уехал во Францию, и его имя незаслуженно было предано забвению в России. Меж тем он открыл новый способ жизни — литоавтотрофию — существование за счет реакции окисления неорганики — железа, водорода, углерода. И это без преувеличения стало началом новой эры в науке. Работы Виноградского сравнимы по значимости с работами Луи Пастера.

Активно развил эти исследования последователь Виноградского и мой наставник, академик в трех поколениях Георгий Александрович Заварзин. Поздравляя его с 75-летием, я сказала: «Водородный биосинтез и синтез белка на водороде — это состоявшаяся поэма. А разрушаемые биопластики сегодня превратились в многотомный роман, как мы надеемся, со счастливым финалом».

Вот в этом уместилось все, что я делала и сделала за свою жизнь. За эти достижения, собственно, я и получила награду.


Космос в пробирке

— Как именно можно использовать водородные бактерии?

— Необходимость изучать водородные бактерии возникла в связи с активным освоением космоса. Чтобы долго-долго где-то (например, в космосе) жить, нужно взять запасы с собой или доставлять их туда. В России была принята на вооружение концепция создания замкнутых биологических циклов для космоса, в том числе посредством водородного биосинтеза. Именно в нашем Институте биофизики была создана уникальная, пока никем не превзойденная и даже не повторенная, но не очень востребованная, поскольку она опередила время, система жизнеобеспечения человека. Идея круговорота веществ в ней реализована на высших и низших растениях. А у них, к сожалению, не очень высокий коэффициент использования световой энергии, так называемый «энергетический коэффициент фотосинтеза».

А вот у бактерий, окисляющих водород, эффективность преобразования энергии на порядок выше — до 30%. Это потрясающе! Строить на этом систему жизнеобеспечения человека энергетически гораздо более выгодно, чем на основе фототрофов (растений). И хотя идея родилась в Штатах, в НАСА, именно у нас благодаря бактериальным штаммам, переданным нам Заварзиным, всесторонне исследован и обоснован этот аспект потенциала водородного синтеза.

— Сейчас эти исследования продолжаются?

— Нет, они приостановлены, потому что еще в советские времена несколько изменились приоритеты.


Белковая революция

— А что же тогда случилось? Почему микробиологи «забросили» космос?

— Дело в том, что примерно в середине 70-х годов заговорили о надвигающейся угрозе белкового дефицита. До сих пор, кстати, предполагается, что следующий глобальный кризис, угрожающий человечеству, будет не энергетическим, а пищевым. Потому что человек сегодня не в силах производить нужное количество белковой массы животноводством, и каждый десятый житель планеты испытывает дефицит белка.

Первая волна «зеленой» революции прошла в 50-е годы в результате использования традиционных методов селекции и отбора. Вторая волна предполагает кардинальное преобразование потенциала высших растений на базе методологии генетической инженерии.

В 70-е годы проблему белкового дефицита стали решать, используя потенциал микроорганизмов. Это так называемый «белок одноклеточных». Этот белок по питательности превосходит растительный и близок к животным. Человек с пищей должен получать необходимую часть животного белка. Кстати, немцы использовали в пищу гидролизные дрожжи (белок) еще во времена Первой мировой войны. У нас в стране такой завод появился в 1935 году.

— И поэтому вы переключились на синтез белка на водороде?

— Именно. В институте было создано пилотное производство, чтобы доказать биологическую состоятельность полученной на водороде биомассы. Ею кормили песцов на севере, кур, телят и поросят в красноярских хозяйствах, норок под Москвой. Все испытания шли отлично, и мы подошли к аспекту технико-экономического обоснования. То есть нужно было доказать рентабельность полученной биомассы.

— Доказали?

— Да. Я даже считаю, что это была моя самая красивая работа — выявленный механизм СО-резистентности и впервые в биотехнологической практике реализованный процесс на синтез-газе. Это и был в то время открытый путь к реализации способа синтеза белка не на условно дорогом электролизном водороде, а на сравнительно дешевом водороде, полученном из природного газа, угля и даже из мусора городских свалок, т.е. из техногенных источников. В ту пору задумывалось, что в Канско-Ачинском топливно-энергетическом комплексе будет такое производство — энерго-технологическая комплексная переработка. Так тогда нами была решена задача по расширению сырьевой базы для водородного биосинтеза. При этом подходе себестоимость биомассы снижалась втрое. В 80-е годы прошлого века дефицит кормового белка в СССР оценивался порядка 6–7 миллионов тонн в год. А на предприятиях микробиологической промышленности производилось 1,3–1,4 млн тонн белка в год. Но именно тогда же, к сожалению, началось разрушение науки, в том числе микробиологической промышленности.


Полимерное будущее

— И чем тогда вы занялись?

— А дальше, если вкратце, мы вышли на синтез разрушаемых биопластиков. По сути, это направление противоположно синтезу белка, поскольку при синтезе белка гранулы полимеров в клетке вредны и не нужны. Но если задавать клеткам необходимые условия, то можно получить высокие выходы (до 90% от массы клетки) биополимеров с заданными свойствами. И это направление невероятно актуально! Ведь мы живем в мире упаковки. Сегодня производится синтетических пластмасс около 150 млн тонн в год, половина из них — упаковка. Чтобы ликвидировать эту глобальную «полимерную свалку», нужно добиться возможности биологически утилизировать упаковку. Оказалось, что природа способна создавать аналоги полипропилена. Биологический пластик, попадая в землю, разлагается природной микрофлорой на воду и углекислый газ. Мы разработали технологию синтеза этих биопластиков и создали первое в России опытное производство.

— Насколько это актуально?

— В развитых странах производство экологичных материалов — один из приоритетов. Но себестоимость этих биополимеров сейчас пока довольно высока. А ведь 40 лет назад, когда появился полиэтилен, он тоже был очень дорог. А его использование — это тупик, загрязнение природы. Поэтому за рубежом сотни научных коллективов и крупнейшие промышленные компании работают над снижением себестоимости таких биополимеров. В них очень нуждается и медицина, поскольку это новейшее направление ее в развитии — системы доставки лекарственных средств нового поколения, реконструктивная хирургия и разработка биоискусственных органов и тканей. В этом плане у нас существенный задел и большие перспективы развития для внедрения в клиническую практику.

— Есть какой-то интерес со стороны российского бизнеса к подобным исследованиям?

— Наши коммерсанты не очень-то торопятся вкладывать средства в науку, где не видна сиюминутная прибыль. Они хотят, что называется, получить сперва стулья, а потом уж заплатить деньги. Кстати, хочу сказать, что наш институт даже в годы развала не прекращал научные изыскания, хотя я лично не умею кланяться и просить деньги. Мы получали различные гранты, даже довольно крупные. Сейчас нередки предложения от зарубежных фирм, но мы к ним подходим очень разборчиво. В Красноярске же наши биотехнологии пока не востребованы бизнесом.

— А государство поддерживает?

— По сравнению с девяностыми годами ситуация очень изменилась в лучшую сторону. Особенно этому способствовало создание Сибирского федерального университета, с которым мы, академические институты, активно сотрудничаем. В настоящее время СФУ в беспрецедентных размерах закупает новейшее оборудование для научно-образовательного процесса. Более того, планируется создание опытных производств получения малых партий продукта для испытаний и последующей реализации — так университет начнет зарабатывать деньги.

Однако подчеркну: на серьезные исследования нужны действительно серьезные государственные вложения. Без этого невозможно соответствовать мировому уровню.