§ 29. Биотехнологии

Приходилось ли вашей семье при медицинском обслуживании сталкиваться с новыми медицинскими технологиями? Приведите пример.

Биотехнология  — технология использования живых организмов, систем этих организмов и продуктов их жизнедеятельности, а также создание в интересах человека новых живых организмов с необходимыми свойствами.

Этот термин относится к широкому комплексу процессов модификации (изменения) биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и животных путём естественного отбора и гибридизации (создания гибридов двух организмов).

Важнейшими задачами, стоящими перед биотехнологией, являются:

• повышение продуктивности сельскохозяйственных растительных культур и животных, т. е. обеспечение качественным продовольствием населения земного шара;
• создание новых пород культивируемых в сельском хозяйстве видов;
• защита окружающей среды и утилизация отходов;
• создание новых экологически чистых процессов преобразования энергии и получения минеральных ресурсов;
• предотвращение разрушения среды обитания, глобального изменения климата;
• принципиальное улучшение современных медицинских технологий.

Биотехнологии основаны и связаны с различными современными научными дисциплинами и научными направлениями: научными основами получения пищевых продуктов, технологиями пищевой промышленности, бионикой, генной инженерией, биоинженерией, нейротехнологиями и др.

Охарактеризуем несколько направлений.

Бионика — наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структуры живой природы. Например, способность некоторых насекомых светиться определила дизайнерскую идею разработки одежды и обуви со встроенным автономным освещением, строение тела скорпиона вдохновило на создание компьютерного кресла «Скорпион» (рис. 1).

Рис. 1. Применение образа живой природы в дизайне:

а — насекомое скорпион; б — компьютерное кресло «Скорпион»

Основное назначение биотехнологии в пищевой промышленности – участие в традиционных методах приготовления хлеба, сыра, вина, уксуса и т.д. Современная пищевая биотехнология непосредственно влияет на создание новых видов продуктов, снижение их себестоимости, повышение качества и питательной ценности продуктов животного происхождения и сельскохозяйственных культур. Введение в состав пищевых продуктов аминокислот, витаминов, белков, пищевой клетчатки крайне необходимо человеческому организму для нормальной жизнедеятельности. Одновременно это позволяет увеличить сроки хранения продуктов и повысить их питательную ценность.

Полезная информация

• Термин «биотехнология» ввёл венгерский инженер Карл Эрени в 1917 г. До 1971 г. этот термин использовался в основном в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. С 1979 г. учёные используют этот термин применительно к лабораторным методам создания или модификации живых организмов.

• По данным Организации Объединённых Наций (ООН), более половины населения Земли не обеспечены достаточным количеством продуктов питания, примерно 500  млн. человек голодают, а около 2 млрд питаются недостаточно или неправильно. Сегодня население нашей планеты составляет примерно 7,5 млрд человек. Соответственно, такое тяжёлое положение с продуктами питания может принять в недалёком будущем угрожающие масштабы.

Биотехнологии в производстве  текстильных волокон

Как вы думаете, почему в настоящее время широкую популярность при производстве волокон приобрели биотехнологии?

В настоящее время при производстве новых текстильных волокон, которые по своим свойствам мало отличаются от натуральных, широко используются биотехнологии.

«БиоПАНволокна». В процессе производства БиоПАНволокон (биологических полиакрилонитрильных волокон) синтетические полиакрилонитрильные волокна обрабатывают специальной биомассой из особых микроорганизмов. В результате, проделав разрушительно-созидательную работу, бактерии создают почти готовый к употреблению продукт, по своим свойствам аналогичный натуральной шерсти. Учёные пытаются скопировать природные «технологии» получения многих веществ, засекреченные бесконечно долгой эволюцией развития органической жизни. Мы знаем, что обычная паутина обладает необыкновенно высокой прочностью и эластичностью и состоит из протеинов. Биологи нашли гены, ответственные за процесс протеинового синтеза у насекомых, и пытаются привить эти гены клеткам дрожжевых микроорганизмов методами генной инженерии. В результате, кроме пауков, «плести» волокна могут микроскопические грибки плесени, которые, размножаясь на отходах хлопкового производства, начинают синтезировать ферменты, расщепляющие целлюлозу. С помощью таких генетических ухищрений биотехнологии в будущем отходы хлопка смогут превратиться в ткани. Вышеописанные достижения текстильной промышленности дают представление об уровне развития в области производства химических волокон, но составляют лишь незначительную часть современных разработок в этой отрасли.

Основные понятия и термины:

биотехнология, бионика, биоволокно

? Вопросы и задания

1. Каковы основные задачи, стоящие перед биотехнологией в настоящее время?

2. Каковы функции и назначение инженерной биотехнологии?

3.  Где еще используется термин "бионика"?

Задание 1

Используя Интернет, найдите материал о производстве и использовании биоволокон и коллекциях современных дизайнеров, использующих эти материалы.