Что такое "биотехнология"
Биотехнология. Биологическая технология. Из самого слова следует, что это - технологические процессы с использованием биологических систем: живых организмов и компонентов живой клетки. Системы могут быть самые разные - от микробов и бактерий до ферментов и генов. Биотехнология - это производство, основанное на последних достижениях современной науки: генетической инженерии, физико- химии ферментов, молекуляр ной диагностики, селекционной генетики, микробиологии, химии антибиотиков, комбинаторной химии.
Биотехнологическим способом производят генно-инженерные белки (интерфероны, инсулин, вакцины против гепатита и т. п.), ферменты для фармацевтической промышленности, диагностических средств для клинических исследований (тест-системы на наркотики, лекарства, гормоны и т. п.), витамины, биоразлагаемые пластмассы, антибиоти ки, биосовместимые материалы. Ферментные препараты находят широкое применение в производстве пива, спирта, стиральных порошков, в текстильной и кожевенной промышленности. Особая роль отводится сельскохозяй ственной биотехнологии, а это - создание и культивация трансгенных растений, микробиологический синтез средств защиты растений, производство кормов и ферментов для кормопроизводства. Для России особенно актуальны такие направления, как ресурсная биотехнология - использование биосистем для разработки полезных ископаемых и биотехнологическая (с использованием бактериальных штаммов) переработка промышленных и бытовых отходов, очистка сточных вод, обеззараживание воздуха. Наверное, и клонирование живых организмов может очень скоро перейти из раздела научных разработок в разряд биотехнологии.
В современной биологии и биотехнологии превосходство США очевидно. В области фундаментальных биологических исследований достижения американской науки составляют около 80% общемировых. В промышленной биотехнологии США также сохраняют лидерство, однако не в таком впечатляющем соотношении. В России, несмотря на недооценку биологии и долгие годы упорной и изнурительной борьбы государства с генетикой, к концу 80-х годов все же был создан значительный научный и технологический потенциал. Но наступила эпоха перемен, и к середине 90-х годов микробные и ферментные производства из-за потери конкурентоспособности стали нерентабельны и практически не работают, огромная часть научных разработок так и не воплотилась в производство, произошел значительный отток научных кадров за рубеж. Все идет к тому, что российские научные биотехнологические разработки будут использоваться исключительно за рубежом из-за крайне низкого технологического уровня оставшихся предприятий.
Биотехнология в Думе
Итак, в ноябре 2000 года биотехнология наконец-то попала в Думу. И это весьма своевременно - ведь у российского правительства до сих пор нет выработанной политики и целевой программы в области развития биотехнологии. А в проект федерального закона "О федеральном бюджете на 2001 год" она не включена совсем. Виной тому - непонимание правительственными чиновниками и депутатами сути биотехнологии и ее важности для развития общества. Непонимание, граничащее с невежеством.
Как отметил в своем выступлении член-корреспондент Российской академии наук, заместитель председателя Комитета Государственной думы по промышленности, строительству и наукоемким технологиям А. А. Кокошин, пришло время консолидировать силы образованных людей в отстаивании интересов прикладной и фундаментальной науки вообще и биотехнологии в частности.
С оценкой ситуации и предложениями выступили виднейшие ученые, руководители биотехнологических предприятий, представители министерств. Конечно же, все направления биотехнологии в рамках одного совещания рассмотреть не удалось, но круг задач был в основном очерчен.
Приоритетность биотехнологии
Итак, биотехнология - направление приоритетное. В чем же ее важность?
Ответ на этот вопрос дал директор Всероссийского НИИ лекарственных ароматических растений РАМН, член-корреспондент РАМН
В. А. Быков: "Численность населения земного шара неуклонно растет - по прогнозам , к 2010 году она составит 11 миллиардов человек. Человечество неумолимо придет к истощению энергетических, минеральных и земельных ресурсов. Старые испытанные технологии уже не в силах справиться с этими глобальными проблемами. На первый план в научно-техническом прогрессе выходит биологическая наука. Она развивается стремительно , и в развитых странах многие ее достижения уже нашли свое практическое воплощение в биологических технологиях - утилизации отходов, создании трансгенных растений, производстве генно- инженерных белков и во многом другом. Уже ясно, что на смену старым технологиям идет биотехнология, и на современном этапе только с ее помощью можно решить экологические, энергетические и продовольственные проблемы, стоящие перед человеческим обществом в целом".
По словам А. А. Кокошина, в мировых технологиях грядет биотехнологический взрыв, соизмеримый лишь с настоящим информационно-технологическим взрывом. Первый заместитель министра промышленности, науки и технологий Российской Федерации академик М. П. Кирпичников, который принимал участие во встрече министров науки "большой восьмерки", обратил внимание на то, что на этой встрече 40% времени обсуждения было отведено биотехнологии, 30% - информационным технологиям и лишь оставшиеся 30% - другим проблемам науки и наукоемких технологий. Цифры говорят сами за себя.
Эту же мысль развивал и председатель президиума пущинского научного центра РАН академик А. С. Спирин: "Мы в России традиционно недооценивали и недооцениваем биологию. И это в то время, как цивилизация переходит в новую эру - эру биологических технологий. От современной биотехнологии зависит развитие сельского хозяйства, пищевой и медицинской промышленности. И не только это. Человечество в конце второго тысячелетия научилось менять наследственность животных и растений. Когда человек меняет по своему усмотрению свою собственную генетическую программу, это называется генной терапией. С ее помощью скоро можно будет без хирургического вмешательства лечить не только наследственные, но и любые другие болезни. У нас пока она в зачаточном состоянии. Экологические технологии - восстановление "испорченной" среды обитания - тоже используют бактерии и микроорганизмы.
Биотехнологический взрыв соизмерим с информационным. Но, наверное, многие слышали о том, что сейчас пытаются сделать компьютеры "на генах". Уже на полном серьезе идет речь о "встраивании" компьютерных наносхем в человеческий организм. Недалек тот час, когда эти два направления сольются, что кардинально изменит цивилизацию".
По мнению академика Спирина, непонимание роли биологической науки в развитии общества грозит нам не только экономическим отставанием, но и потерей государственной безопасности - мы становимся беззащитны перед биотерроризмом. По этому поводу он сказал: "Что такое биологическое оружие сегодня? Это - уже не просто сибирская язва, холера, чума, это - созданные человеком генетически измененные микроорганизмы и вирусы, против которых бессильны любые антибиотики; трансгенные растения и животные, в которые встроены гены веществ, вредных и даже смертельно опасных для человеческого организма. Например, вирус достаточно безобидного герпеса со встроенным геном какого-либо ядовитого вещества. И наконец, третий, самый современный вид биологического оружия - гены, несущие информацию о патогенных белках, способные встраиваться в клетки человеческого организма.
Биологическое оружие - это направленное невидимое оружие массового поражения. Причем противник тоже невидим - нападающая сторона остается инкогнито. Для его производства не нужны большие капиталовложения - достаточно производить его в малых масштабах. Нужна одна хорошая молекулярно-биологическая лаборатория. Сейчас нас спасает невежество террористов, но перспектива такого оружия страшна. Бороться с ним смогут только высококлассные молекулярные биологи".
"Биотерроризм уже существует, - продолжил мысль Спирина директор Института новых технологий РАМН Н. Н. Каркищенко. - И мы, действительно, перед ним беззащитны. Пусть это - жупел, но, может быть, он нам поможет пробить стену непонимания серьезности проблемы правительственными чиновниками".
О биотехнологии в России
Как можно определить место, которое занимает Россия в этой области сегодня? Чтобы дать ответ на данный вопрос, приведем еще одну выдержку из выступления академика Спирина: "Что бы мы сегодня не говорили, по уровню развития биотехнологии мы не входим в число не только развитых, но и развивающихся стран. И ситуация не изменится, пока мы не поставим во главу угла фундаментальную науку. Биотехнология - высокотехноло гична. Поэтому можно смело сказать: нет в стране фундаментальной науки - нет и не будет биотехнологии. Всему виной наша российская бедность - отсутствие финансирования".
Несмотря на всем известные экономические трудности, практически "развалившие" всю российскую науку, в нашем резерве еще имеются биотехнологические разработки мирового уровня, внедрение которых незамедлительно принесло бы ощутимую пользу всему обществу.
Речь идет прежде всего о трансгенных растениях - растениях, в собственный генетический материал которых "встроены" чужеродные гены. В принципе, гены могут быть любыми, но обычно они делают растения абсолютно устойчивыми к вредителям, болезням или гербицидам. Трансгенные растения здоровью человека не вредят, но многие опасаются, что изменения в геноме растений в будущем могут поменять генетическую программу животных и человека. Последствия такого вмешательства непредсказуемы. Этот факт и послужил поводом к запрещению в странах западной Европы импорта продуктов, содержащих компоненты трансгенных растений. у нас в стране сложилась парадоксальная ситуация: разрешено реализовывать продукты питания с компонентами трансгенных растений после соответствующей сертификации. А вот выращивать - нельзя. Между тем трансгенные растения просто необходимы именно на российских полях.
Проблему трансгенных растений в общих чертах обрисовал академик Российской академии сельскохозяй ственных наук, директор Центра "Биоинженерия" РАН К. Г. Скрябин: "Для того, чтобы все наглядно представили размеры площадей, которые засеяны трансгенными растениями, скажу, что с 1996 по 2000 год в мире было запахано под них две территории Великобритании вместе с Ирландией. И можно спорить или не спорить о безопасности генетически модифицированных растений - дело сделано в мировом масштабе. На первом месте по размеру посевных площадей идут США. Ну не враги же они себе? На втором - Аргентина. Потом - Китай.
Вопрос безопасности - это проблема обнаружения компонентов трансгенных растений в импортных продуктах питания, не прошедших специальную сертификацию. Нужны хорошие тест-системы. Ученые давно говорят о том, что зарегистрированное, проверенное и прошедшее систему сертификации трансгенное растение неопасно для здоровья.
Где же находится в области трансгенных растений наша страна? Нигде. Их у нас пока не выращивают. Территориально же мы находимся между полностью трансгенным Китаем и Европой, где вокруг трансгенных растений идет настоящая торговая война с Америкой. В Европе вообще положение сложное: белковый компонент в кормах для животных представлен костной мукой (что и явилось причиной эпидемии губчатой эцефалопатии - "бешенства коров" - среди крупного рогатого скота), так как европейцы не могут использовать белки из запретной трансгенной сои. Им принимать решение: либо закрывать европейское животноводство из-за эпидемии "бешенства", либо разрешать трансгенную сою. Деваться некуда: 34% мирового производства сои генетически модифицировано (в Штатах - 62%, а в Аргентине - 80%). Надо отдать нам должное: Россия после пятилетних дебатов сертифицировала трансгенную сою.
Нужна ли аграрной России трансгенная технология? Вопрос почти риторический. Россия теряет из-за сорняков и вредителей 34,6% злаковых культур, 42% сахарной свеклы, 37% подсолнечника, 46,2% картофеля. На этом "втором хлебе" я хочу остановиться. Мы потребляем 35 миллионов тонн картофеля ежегодно. В денежном выражении это приблизительно 7 миллиардов долларов. А потери исчисляются 3,5 миллиарда долларов. Кредит МВФ России - 2,8 миллиарда... Таким образом, колорадский жук съедает весь кредит МВФ. А наука предлагает уже имеющуюся технологию. Мы говорим: пожалуйста, вот он - наш трансгенный картофель, который "не берет" никакой колорадский жук.
Но колорадский жук - это еще не все. 10% картофеля гибнет от фитофтороза. Есть трансгенный сорт, устойчивый к этому заболеванию. А картофельные вирусы? И на этот случай имеются трансгенные растения. Импортные трансгенные сорта для российского климата просто не годятся. Сельскохозяйственные растения - не медикаменты, они могут быть только отечественного производства. В нашем институте отечественные сорта есть, вот они - пожалуйста. Но нужно политическое решение - разрешение на их выращивание.
Данных о вреде для здоровья зарегистрированных и проверенных трансгенных растений просто нет. Есть торговая война между Америкой и Европой, в которую втягивают и нищую Россию. В Европе нет сорняков, нет колорадского жука, не гибнет у них половина урожая картофеля. Зачем им регистрировать трансгенный картофель, устойчивый к колорадскому жуку? У нас же на этот счет позиция должна быть однозначна: России нужно идти по пути Китая, Америки, Японии, Канады, Аргентины. И решение этой проблемы - в руках депутатов".
Первый заместитель министра здравоохранения Российской Федерации Г. Г. Онищенко подтвердил слова К. Г. Скрябина. Действительно, трансгенные растения в России есть, но не на полях, а на столе россиян. Дело в том, что около 70 наименований импортных трансгенных растений зарегистрировано и разрешено к применению. В основном в этот разряд попали уже существующие продукты питания. Есть и законодательная база - 2 января 2000 года приняты закон о качестве пищевых продуктов и постановление о порядке проведения санитарно-гигиенической экспертизы. Но реально провести экспертизу на наличие встроенного гена в какой-либо компонент продукта мы пока не в силах из-за отсутствия дорогостоящих тест-систем и оборудования. То есть если фирма-импортер не продекларирует наличие трансгенного растения в каком-либо продукте, то мы на сегодняшний день обнаружить это не сможем.
Трансгенные сорта картофеля - далеко не единственная разработка российских ученых. Так, по словам директора ГосНИИгенетики РАН академика В. Г. Дебабова, в руководимом им институте была разработана технология производства акриламида из акрилонитрила с помощью ферментов. А акриламид - это основа памперсов и прокладок. Практический выход очевиден. Или, например, разработаны и уже производятся новые флокулянты для фильтрации воды в очистных сооружениях. Также создан новый ферментный штамм для производства водки, а ведь пока 70% русской водки вырабатывается с использованием импортных ферментов. Институт также обладает оригинальными технологиями производства ферментов для стиральных порошков.
Об интересных разработках - новых методах ресурсной биотехнологии рассказал директор Института микробиологии РАН академик
М. В. Иванов. Эти технологии особенно важны для России, живущей за счет продажи ресурсов. Оказывает ся, у нас средняя отдача нефтяных месторождений не превышает 50%. Новая же уникальная микробиоло гическая технология регулирования микрофлоры пластов уже позволила компании "Татнефть" получить дополнительно около полумиллиона тонн "черного золота" на месторождениях в Башкирии.
Микробиологические технологии исключительно эффективны и для получения цветных и благородных металлов. Традиционная технология включает в себя обжиг, при котором в атмосферу выбрасывается большое количество вредных серосодержащих газов. Микробная технология позволяет перевести руду в раствор (микробное окисление), а затем электролизом получить из него ценные металлы. В Институте микробиологии такая технология была отработана для добычи золота. В августе 2001 года в Красноярском крае на золотоизвлека тельном комбинате заработают 8 ферментеров. Кроме того, еще в 1990 году в институте закончили работу над новым способом снижения концентрации метана в шахтах с использованием метанотрофных бактерий. Для советских и российских шахт проблема метана всегда была одной из самых тяжелых. Ведь по статистике из-за взрывов метана каждый добытый миллион тонн угля уносит жизнь одного шахтера. Волею судеб внедрению этой технологии помешали шахтерские волнения. Собирались разобраться с ними и приступить к осуществле нию проекта. Но произошло иначе - беспорядки в шахтерских городах "разобрались" с Советским Союзом. И с тех пор о жизненно важной технологии никто не вспоминал...
Перспективы российской биотехнологии. Есть предложения
Что же нужно делать, чтобы возродить российскую биотехнологию на новом современном уровне?
В. А. Быков так сформулировал свою точку зрения: "Мы потеряли логику, сюжетную линию в управлении биотехнологией. РАО "Биопрепарат" не в состоянии собрать "осколки" и сложить их в более или менее понятную мозаику. Институты оторваны от производств. Производства, как теперь говорят, приватизированы, а когда-то мы называли это другим словом - разворованы. Раньше у нас был ГНТК "Биотехнология", у истоков которого стояли уже ушедшие академики - А. А. Баев, Ю. А. Овчинников, Г. К. Скрябин. А сейчас такого государственного органа, регулирующего деятельность всей биотехнологи ческой индустрии, явно не хватает".
С мнением В. А. Быкова согласился и генеральный директор РАО "Биопрепарат" Ю. Т. Калинин: "Действительно, нужна хорошо организованная государственная структура в биотехнологии. Только благодаря тому, что такая структура в былые годы существовала, нам удалось наладить выпуск отечественных вакцин, интерлейкинов и интерферонов". И тут же добавил: "Но прежде всего надо все же защитить и поддержать биологическую науку. Промышленность в принципе может выжить сама. Инвесторов мы найдем. Думским комитетам нужно только вплотную заняться выработкой законодательства, которое бы делало инвестиции в биотехнологическую промышленность выгодным предприятием".
Академик Дебабов также отметил, что главная беда российского общества - непонимание роли науки. "Похоже, что логика всех действий государства: нет науки - нет проблемы. Об этом же свидетельству ет тот факт, что в одном министерстве объединены наука и промышленность с технологиями. Государственным научным центрам дали статус государственных унитарных предприятий, в уставе которых записано, что их цель - получение прибыли. Конечно же, это полностью тормозит развитие фундаментальной науки. Если в прикладной науке и можно руководствоваться какими-либо практическими интересами, то в фундаментальной надо поддержать то, что есть", - сказал он. Дебабов предложил ввести новый статус научного государственного предприятия, цель которого - не получение прибыли, а научные разработки.
Как же наше нищее государство сможет профинансировать весь фронт научных работ? Заместитель министра промышленности, науки и технологий В. А. Княжев предложил для начала поддержать приоритетные направления. С ним категорически не согласился академик Спирин. "Я не верю в приоритеты, которые можно установить "сверху", - сказал он. - Пока мы определяем приоритеты , имеющийся научный потенциал разбазаривается, потому что люди уходят в коммерческие структуры, и тает, потому что люди уезжают за рубеж навсегда. Надо идти по другому пути, делая скидку на нашу бедность. У нас в стране есть два-три десятка молекулярно-биологических лабораторий мирового класса. Они могут развиться в любую биотехнологию. Их мало, и их надо поддержать, пока они не "загнулись" окончательно. Денег на это нужно не так уж и много. Надо сохранить научные школы. Поддержать фундаментальную науку может только государство. Так что, если оно заинтересовано в своей безопасности, нужно сделать это незамедлительно. Я буду повторять это, пока не добьюсь отклика".
Еще об одном чрезвычайно важном аспекте напомнил ректор Университета прикладной биотехнологии И. А. Рогов. "Если правительство не найдет возможности поддержать вузовскую науку, то кто будет работать в фундаментальной науке вообще и в биотехнологических лабораториях в частности? Кем будет пополняться научный и преподавательский состав, если выпускники МГУ, РХТУ им. Д. И. Менделеева, МФТИ уезжают на Запад целыми курсами сразу после защиты диплома или кандидатской диссертации? - вопрошал он и сам же отвечал: - Без интеграции вуза и науки ни один наукоемкий проект с места не сдвинется. Нужно поддержать учебные заведения, иначе смены поколений научных работников просто не произойдет - в лабораториях некому будет работать, а студентов просто некому будет учить".
Что же делать, если технологический уровень существующих российских биотехнологических предприятий низок, но без них все же не обойтись? Ответ ясен - без правительственной инициативы, государственной инновационной программы в этой области Россия не сможет стать в ХХI веке полноправным участником мирового биотехнологического рынка. А начинать надо с всесторонней государственной поддержки научных коллективов, поскольку в стране, где нет фундаментальной науки, биотехнологии не будет никогда.
В целом парламентские слушания показали, что потенциал в российской биологической науке и технологии имеется, поэтому и есть за что бороться. И с чем бороться, тоже понятно - с проволочками в выработке проектов необходимых законов, с несоблюдением существующих законов и с непродуманно стью финансовой политики в области фундаментальной биологической науки и биотехнологии, а в общем-то - с невежеством. Дело это - благородное. Лишь бы только на борьбу не ушли все силы и время российских ученых и производителей.
Литература
"Наука и жизнь" о биотехнологии:
По следам овечки Долли. - № 6, 1997.
Созинов А., акад. Семена для третьего тысячелетия. - № 10, 1998.
Фролов Ю. Трансгенные растения: как это делается. - № 10, 1998.
Киселев Л., член-корр. РАН. Впервые огромный генетический "чертеж" многоклеточного существа прочитан полностью. - № 3, 1999.
Попов Л., канд. биол. наук. Стадо для чеддера. - № 8, 1999.
Попов Л., канд. биол. наук. Фантастический шницель. - № 4, 2000.
Глеба Ю., акад. Еще раз о биотехнологии, но больше о том, как нам выйти в мир. - № 4, 2000.
