Біотехнології майбутнього

Розглянуті нами приклади вже дещо окреслили перспективи розвитку біотехнологій як великої наукової та промислової галузі на стику технологій і біології. До найрезультативніших напрямів розвитку біотехнологій експерти відносять охорону довкілля (біодеструктурування та утилізування відходів); молекулярне діагностування (імунодіагностика та ДНК-діагностика), розроблення фармацевтичних препаратів, вивчення та використання стовбурових клітин, клітинної та генної терапії тощо.

І не забуваймо, що наука, техніка й технології не виникають самі собою. Перспективи розвитку біотехнологій уже сьогодні визначають нові професії і сфери зайнятості. Спробуймо схарактеризувати лише найцікавіші та найперспективніші.

Системний біотехнолог. Це фахівець із заміни теперішніх формально застарілих підходів у різних галузях на нові біотехнологічні методи (наприклад, біопаливо замість дизельного палива, або органічні будівельні матеріали замість цементу, бетону й сталі).

Архітектор живих систем. Це фахівець із планування, проектування та створення технологій замкнутого циклу за участю генетично модифікованих організмів і мікроорганізмів (біореактори, системи виробництва їжі в міських умовах).

Урбаніст-еколог — проектує міста нового типу, з використанням останніх досягнень в області біотехнологій — зокрема чистих біологічних енергоресурсів і систем контролю забруднення навколишнього середовища.

Біофармаколог. Це фахівець зі створення нових лікарських біопрепаратів із заданими властивостями, які зможуть замінити штучно синтезовані ліки.

ГМО-агроном — упроваджує в сільському господарстві генно-модифіковані культури та біотехнологічні методи для отримання результату — рослин з різними заданими властивостями. Ідеться про високу врожайність, підвищену стійкість до несприятливих погодних умов і паразитів.

Сіті-фермер. Це фахівець з облаштування та обслуговування агропромислових господарств на дахах і стінах хмарочосів та житлових будинків, тобто в умовах міської забудови. Це можуть бути як господарства з виробництва харчових продуктів, так і з розведення домашньої худоби.

Біонік — застосовує властивості й організацію живої природи та організмів (зокрема й людини) для створення автоматизованих систем і вдосконалення обчислювальної техніки. Наприклад, розподілені обчислювальні мережі на базі мікроорганізмів уже сьогодні виконують специфічні завдання, непідвладні комп’ютерному моделюванню.

Природно, що в біотехнологій є численні «противаги» і стримувальні чинники, передусім — соціально-етичні та релігійні передумови. Людина може, фактично, скористатися можливостями організмів для розв’язування найрізноманітніших завдань у нескінченному циклі, але, на практиці, лише до певного моменту — деякої межі, переходити яку «не можна». Насамперед ідеться про повне клонування організму людини. Сьогодні це заборонено в більшості розвинених країн, а людям, які попри все готові це робити, доводиться шукати і фінансування, і умови для роботи там, де вони не порушують ніяких законів — наприклад, у нейтральних водах Світового океану, не контрольованих національними законами жодної країни.

При цьому, звісно, ніхто сьогодні не виключає того, що в майбутньому повне клонування людини стане можливим. Як це стимулюватиме всю галузь біотехнологій і які нові наукомісткі напрями в ній виникнуть слідом за цією подією — покаже майбутнє.

Досі ще не визначено остаточно суспільну та наукову позицію щодо етичного аспекту використання стовбурових клітин у медицині.

Окрім того, основними критеріями конкурентоспроможності будь-яких товарів на світовому ринку, зокрема і створених за допомогою біотехнологій, є екологічна безпечність, висока якість, дотримання нормативних вимог, використання стандартизованих технологічних інструментів, перевірених світовою практикою.

Для визначення якості та екологічної безпечності різних видів біотехнологічної продукції застосовують:

методи контролю продукції за правилами комплексу базових стандартів і кодексів — міжнародних систем GLP (Good Laboratory Practice), GCP (Good Clinical Practice), які передбачають дослідження продуктів на мікробну забрудненість, пірогенність, гостру та хронічну токсичність, на специфічну токсичність, канцерогенність, антигенність, мутагенність, тератогенність, цитотоксичність, залежність від ліків, на безпечність швидкого виведення та на повноцінність метаболізму;
методи контролю біотехнологічних виробництв за системою GMP (Good Manufacturing Practice), що спрямовані на виявлення якісних показників початкової сировини, включно з обстеженням вимог до обладнання і персоналу.

Тобто в сучасних умовах будь-яке біовиробництво неможливе без узгодження стратегії і тактики його діяльності, де були б ураховані вимоги всіх міжнародних систем контролю якості. До того ж, таке виробництво має спиратися на чітко розроблену нормативно-технічну й сертифікаційну базу. Усе це може гарантувати відповідний рівень біобезпеки технологічних процесів, підтримки програми створення глобальної системи моніторингу довкілля (GEMS).

ПОДУМАЙТЕ Й ВІДПОВІДАЙТЕ

1. Назвіть традиційні й сучасні методи біотехнологій.

2. Поясніть, що таке ферментація. Наведіть приклади продукції, яку виготовляють за допомогою цього процесу.

3. Поясніть за наведеною схемою технологію виробництва йогурту.

4. Поясніть: а) терміни амінокислоти, антитіла, біогаз, біомаса, бродіння, вакцини, ген, генетика, ДНК, клон, клонування, мутація, пастеризація, селекція, стерилізація, фільтрація, штам; б) у яких галузях застосування біотехнологій наразі є наймасовішим; в) чому ферментацію називають «штучним травленням»; г) значення біотехнологічних процесів у харчовій промисловості; д) які напрями біотехнології є найбільш перспективними; е) чи можуть біотехнології негативно впливати на людину.

5. Назвіть напрями застосування біотехнологій у промисловому виробництві.

6. Окресліть напрями упровадження біотехнологій в енергетичну галузь.

7. Схарактеризуйте досягнення біотехнології в галузі медицини.

8. Поміркуйте: а) чим є генетична модифікація організмів — панацеєю для людства чи скринькою Пандори; б) чи впливають ГМО негативно на довкілля та якість харчових продуктів.

9. Наведіть приклади харчових продуктів, що містять трансгенні компоненти.

10. Назвіть причини створювання і вирощування генетично модифікованих культур.

11. Академік В. І. Вернадський¹ — основоположник біогеохімії — відкрив, що бактерії володіють максимальною для живих організмів енергією хімічних перетворень на Землі. Поясніть це.

12. Схарактеризуйте роль біотехнології в розв’язуванні проблеми очищення стічних вод і питної води.

13. Обґрунтуйте важливу роль виробництва біологічно активних речовин.

14. Оцініть описані нижче наслідки використання біотехнологій: а) «Австралія протягом багатьох десятиліть безуспішно бореться з нашестям очеретяних жаб, яких завезли 1935 року з Гаваїв, щоб знищити тростинних жуків Dermolepida albohirtum, які загрожували плантаціям цукрової тростини. Однак жаби не змогли поїдати жуків, які літали дуже високо, і почали поширюватися в пошуках їжі, займаючи все нові території. Місцеві тварини поїдають жаб і в результаті гинуть від отруєння»; б) «Науковцям уперше в історії вдалося знайти життєздатний зразок ДНК представника таємничої Хараппської цивілізації, аналіз якої допоміг виявити зв’язок між цим народом і населенням Південної та Центральної Азії»; в) «В Україні винайдено нові рецептури ферментованого продукту з плодів баклажана з підвищеною біологічною цінністю, що дало змогу розширити асортимент солоно-квашеної продукції на вітчизняному ринку».

15. Проаналізуйте рядки художніх творів і визначте, про які біотехнології у них ідеться: а) «Як гуща в сирівці іграє, Шиплять, як кваснуть, буряки»²; б) «Із вересового квіту Пікти варили давно Трунок за мед солодший, Міцніший за вино»³; в) «Насправді завдання, що стоять перед інженерами (чи «композиторами майбутніх геномів»), не лише підлягатимуть етичним оцінкам і заборонам, але й значною мірою спиратимуться на метод спроб і помилок»⁴; г) «У Швейцарії вченим вдалося вивести бактерії, необхідні для виробництва надзвичайно рідкісного людського білка — інтерферону, антивірусного засобу, який може облагодіяти людство не меншою мірою, ніж пеніцилін»⁵; д) «— Ти, — питає категорично, — де працюєш? — Як де? — дивуюся. — Ти хіба не знаєш? На заводі харчового білка. Уже десять років. — Крав? — питає суворо. — Як усі... Брав... У мене ж руки нормальні. А не як ноги у крота. Від себе... — І курей цим білком годував? — І курей, і свиней. Сипав, скільки влізе... — Ото воно й вилізло... Бачиш, наука, брат, хитра штука. Вона любить міру. А потім, у житті ніщо не зникає безслідно. Курка їла білок. Ти їв курку... А може, ти не те украв? Допустим, не стимулятор росту м’яса, а стимулятор росту пір’я... Тепер краще мовчи і не кукурікай. Бо ще візьмуть за шкірку... Росте пір’я — нехай Марія час від часу підскубує... І дякуй Богу, що на місці носа ще не виросло свиняче рило...»⁶.

¹ Володимир Іванович Вернадський (1863-1945, Україна, Росія).

² Іван Петрович Котляревський (1769-1838, Україна), «Енеїда».

³ Роберт Льюїс Сгівенсон (1850-1894, Велика Британія), «Балада про вересовий трунок».

⁴ Станіслав Лем (1921-2006, Польша), «На порозі квантотехнології».

⁵ Джон Апдайк (1932-2009), «Кролик розбагатів».

⁶ Євген Михайлович Дудар (нар. 1933, Україна), «Штани з Гондурасу» (збірка).

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

ЗАХИСТ НАВЧАЛЬНИХ ПРОЄКТІВ

• Прибутковий бізнес на ферментації.

• Виробництво цукру, фруктози.

• Зв’язок біотехнології з різними галузями національної економіки.

• Генетично модифіковані продукти, їхні переваги та недоліки.