Комикс на конкурс «био/мол/текст»: Генная инженерия и биотехнология, будучи одними из главных направлений научно-технического прогресса, способствуют решению разнообразных задач. За счет генной инженерии совершен огромный шаг навстречу новым технологиям. В этой статье будет рассказано об истории открытия, становления и успехов биотехнологии, а также о тех вопросах, над которыми сейчас работают молекулярные биологи и биотехнологи.

Генеральный спонсор конкурса - компания «Диаэм» : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступил медико-генетический центр .

«Книжный» спонсор конкурса - «Альпина нон-фикшн »

Генная инженерия и биотехнология, будучи одними из главных направлений научно-технического прогресса, хорошо способствуют решению разнообразных задач.

В настоящее время биотехнология способна решить множество проблем медицины и создания пищевых продуктов. Также особая роль биотехнологии отводится в сельском хозяйстве. Ученые занимаются созданием и дальнейшим культивированием трансгенных растений и синтезом средств их защиты.

За счет генной инженерии был совершен огромный шаг навстречу новым технологиям. Однако ее развитие породило множество споров, в том числе и о ГМО . Несмотря на все слухи, польза ГМО явно видна. ГМ-растениям не страшен холод, пестициды или засуха. Помимо этого, использование генномодифицированных организмов может улучшить качество жизни населения стран третьего мира.

Самая главная молекула. Открытие ДНК

Несомненно, молекула ДНК занимает особое место в биологической науке. Ведь ДНК является носителем всей наследственной информации, сохраняет ее и передает следующему поколению. Именно с открытия знаменитой двойной спирали учеными Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном (1953 г.) начался новый виток в истории человеческой культуры - эпоха генетики, молекулярной биологии, биотехнологии и биомедицины.

Значение ДНК колоссально, поскольку во всех живых организмах генетическая информация существует в виде особой структуры - двойной спирали. Рассмотрим ДНК с химической точки зрения. Молекула представляет собой достаточно длинную цепь из строительных блоков - нуклеотидов . А каждый нуклеотид состоит из азотистого основания , дезоксирибозы (особого сахара) и фосфатной группы .

Язык науки. Генетический алфавит

Двухцепочечная молекула ДНК хранит генетическую информацию, а генетическим кодом называют систему записи последовательности кодируемого белка нуклеотидами в гене.

Между языком генетики и любым другим языком можно для наглядности провести параллель. Как самый обычный текст, написанный, к примеру, на русском или английском языках, описывающий последовательность действий, так и запись информации в гене о последовательности аминокислот белка состоит из логически упорядоченных букв. То есть вся генетическая информация в молекуле записана набором из четырех букв - так называемым «алфавитом». Нуклеотиды обозначаются буквами А (аденин), Т (тимин), Ц (цитозин) и Г (гуанин). Они одинаковы у всех - от бактерий до человека. Различной будет лишь последовательность этих букв.

Свойства генетического кода:

Триплетность . Генетический код состоит из трех букв - триплетов нуклеотидов ДНК. Они комбинируются в разной последовательности: ГЦА, АЦГ, ААТ и т.д. Каждый из триплетов кодирует конкретную аминокислоту, а это значит, что все 20 существующих аминокислот зашифрованы тремя определенными нуклеотидами.
Вырожденность . Триплетов, кодирующих аминокислоты, существует 61, а аминокислот только 20, поэтому каждая аминокислота может кодироваться несколькими триплетами.
Однозначность . Каждому триплету соответствует только одна аминокислота.

Кольцо и спираль. Разнообразие форм

После открытия структуры ДНК началось активное развитие молекулярной биологии. Тем не менее, понимая строение ДНК на уровне химической структуры, никто не мог представить, что эта молекула может быть кольцевой. Как теперь известно, кольцевую ДНК имеют бактерии. Но кольцевая молекула есть и у человека, она находится в митохондриях.

Кольцевое строение ДНК наиболее эффективно для ее удвоения, то есть репликации . Репликация кольцевого типа - относительно простой процесс удвоения молекулы. Происходит разделение цепочек исходной молекулы и наращивание по принципу комплементарности новых цепочек по существующим. В результате получаются дочерние ДНК, которые окажутся идентичными копиями исходной. При кольцевом строении молекулы процесс удвоения протекает более точно.

Роль биотехнологии. Правда о ГМО

Переход биологии на молекулярный уровень дал начало развитию биотехнологии . Ее суть состоит в использовании методов генной инженерии для рыночного производства значимых биологических продуктов: новейших лекарств, реагентов для научных исследований и продуктов питания.

Для создания всего вышеперечисленного используют рекомбинантные белки . Это такие искусственно созданные и обладающие новыми свойствами белки, синтез которых контролируют новые гены, внедренные в клетки.

Рекомбинантные ДНК

ДНК - главный материал, с которым работает генный инженер. Но проверять результаты работы и производить рекомбинантный продукт придется с помощью живых организмов. Так, при создании рекомбинантных ДНК нельзя обойтись без кишечной палочки, которая подходит для производства некоторых биотехнологических продуктов. А при работе с эукариотическими генами и белками часто используют пекарские дрожжи. Главная особенность дрожжей - отличная способность к гомологичной рекомбинации. Дрожжи также удобно использовать при производстве рекомбинантных белков, так как они умеют редактировать матричную РНК, их продукты лишены токсичности, а у некоторых видов достаточно высокий выход продукта.

Вышеуказанные микроорганизмы стали моделями для изучения молекулярной организации и отработки генетических техник у прокариот и эукариот. Для обеспечения техники безопасности и удобства работы с рекомбинантными ДНК были созданы различные мутанты кишечной палочки. К примеру, следующие:

неспособные передавать плазмиды другим клеткам;
устойчивые к бактериофагам;
содержащие мутации для выявление клеток с рекомбинантными ДНК.

Для генных инженеров эта бактерия особо значима, так как:

для работы с ней не требуется дорогое и сложное оборудование;
она чувствительна к большинству стандартных антибиотиков (это существенно облегчает подбор маркеров для клонирования);
ее геном и биохимия хорошо изучены, разработано огромное множество инструментов для работы с ней.

Однако у кишечной палочки есть и ряд недостатков:

продукты, полученные при работе, могут обладать токсическими свойствами, поэтому необходимы постоянный контроль и очистка;
она не умеет самостоятельно сворачивать и модифицировать синтезируемые белки;
иногда снижается выход целевого продукта из-за формирования неполноценных белков.

Постепенно увеличивалось влияние биологии на быт и жизнь человека в целом. Это привлекло к ней всеобщее внимание. Рост возможностей современной биотехнологии породило множество споров, в том числе и о ГМО.

Человечество тысячи лет вмешивается в эволюционные процессы, проводя искусственный отбор организмов с полезными, значимыми для человека спонтанно возникшими мутациями - селекцию . К примеру, когда-то всем известной кукурузы (в современном понимании) и вовсе не существовало. Древние люди занимались скрещиваниями дикого родственника нынешней кукурузы - теосинте . И как выяснилось в результате исследований, геномы теосинте и кукурузы оказались уж очень схожими. Разницу между двумя видами определили несколько десятков генетических мутаций.

Многих пугает даже сама аббревиатура «ГМО», ведь каждый вкладывает в нее какой-то свой смысл, а у многих она ассоциируется с чем-то злым, опасным и даже смертоносным. Вероятнее всего, ГМО нагоняет страх на людей из-за непонимания, что же это такое.

ГМО - это организмы, геном которых был изменен при помощи генетической инженерии . Тем не менее факт остается фактом: за счет эволюционных процессов гены изменяются сами по себе у всех живых организмов. Отличие лишь одно: в процессе эволюции мы не можем контролировать процесс изменения генома, а в лаборатории, используя современные знания и технологии, способны изменять и улучшать гены.

Кстати говоря, у ученых-генетиков нет ни стимулов, ни целей создавать что-либо угрожающее здоровью всего человечества. Специалисты стремятся продвигать научный прогресс и производить те продукты, которые будут нужны людям.

Современная биотехнология. Генная инженерия сегодня

На данный момент перед учеными стоит ряд технологических задач. Можно изменить биологические организмы с помощью генноинженерных и клеточных методов для удовлетворения потребностей человека. К примеру, улучшить качество продуктов, получить новые виды растений и животных, придать различным живым организмам улучшенные свойства и создать необходимые лекарственные препараты за счет методов генетической инженерии .

Несомненно, в биотехнологии важное место занимает генная инженерия, позволяющая «кроить и шить» геномы подопытных организмов . Роль биотехнологии очень велика, поскольку ее способами производят генноинженерные белки (интерфероны, вакцины против серьезных заболеваний), вещества для фармакологии (лекарства, антибиотики , гормоны, антитела). А различные ферментные препараты применяют в производстве стиральных порошков, спирта. Особая роль биотехнологии - синтез средств для защиты растений и создание трансгенных растений

Трансгенные растения: вред или польза?

Люди могли изменять ДНК растений на протяжении многих лет. Скрещивая друг с другом растения с самыми лучшими свойствами, специалисты замечали, что эти свойства будут сохранены в потомстве. Так зародилась селекция.

Работа специалистов-селекционеров упростилась, когда в науке стали применять генетические законы Грегора Менделя. Позже было обнаружено, что возможно улучшить необходимые свойства растений при помощи мутаций. Число этих мутаций можно увеличивать за счет химикатов и рентгеновских лучей. В результате таких экспериментов было получено огромное количество разнообразных сортов растений. Важно знать, что такой метод может дать непредсказуемые результаты, поскольку, как известно, мутации спонтанны.

Конечно, из различных источников информации можно узнать о предполагаемом вреде трансгенных растений. И на второй план уходит одна из главных задач трансгенных организмов - спасение от нехватки важных питательных веществ и голода населения Земли. Существуют такие трансгенные растения, за счет которых удалось спасти человеческие жизни. Хорошим примером послужит золотой рис.

Золотой рис - генетически модифицированный сорт посевного риса, в зернах которого содержится огромное количество бета-каротина . Эти зерна имеют золотисто-желтый цвет. Считается, что это первая сельскохозяйственная культура, которая целенаправленно генетически модифицирована для улучшения пищевой ценности.

Вообще, при обширном выращивании, золотой рис может в несколько раз улучшить качество питания во многих странах (в том числе и в ряде стран третьего мира), где наблюдается нехватка витамина A. В организме человека витамин A производится из бета-каротина, который поступает преимущественно с растительной пищей. Для модификации риса использовали два гена: ген цветка

Если спросите – откуда
Эти сказки и легенды…
…Я скажу вам, я отвечу:
От лесов, равнин пустынных,
От озер Страны Полночной,
Из страны Оджибуэев,
Из страны Дакотов диких…
(Генри Лонгфелло, «Песнь о Гайавате»)

Миф: В настоящее время на рынке нет биотехнологических продуктов.

Факт: Сегодня, по оценкам специалистов, около 70% пищевых продуктов представленных на полках продовольственных магазинов, содержат генетически модифицированные компоненты.

Первый урожай «биопомидоров» поступил в продажу ещё в 1994 году, а зерновые культуры, устойчивые к приносящим немалый урон сельскому хозяйству вредным насекомым, были выращены в 1996.

Сегодня самые популярные биотехнологические культуры – кукуруза, а также соя, хлопок и канола (разновидность рапса).

Миф: Биотехнологические пищевые продукты опасны для здоровья.

Факт: Специалисты Управления по санитарному надзору за пищевыми продуктами и медикаментами (FDA) после многочисленных экспертиз пришли к заключению, что пищевые продукты из растений, полученных и выращенных с помощью биотехнологии, столь же безопасны, как продукты из сортов, выведенных традиционными методами.

Американская медицинская ассоциация и Национальная академия наук США также подтвердили абсолютную безопасность биотехнологических пищевых продуктов для употребления их в пищу как животными, так и человеком. Более того, с 1996 года, когда трансгенные растения появились на продовольственном рынке США, не было зафиксировано ни одного случая какого-либо заболевания, связанного с употреблением трансгенных растений, и не выявлено какого-либо их вреда ни для животных, ни для людей.

Такие же заключения о безопасности биотехнологических продуктов представлены и другими авторитетными организациями, такими как Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (ФАО), Международный совет по науке, Французское Агентство по продовольствию и Британская Медицинская ассоциация.

Полномочная Европейская организация по безопасности пищевых продуктов (EFSA) также сделала выводы в пользу биотехнологии – эти продукты не представляют опасности для употребления их в пищу животными и человеком.

Миф: Пищевые продукты, содержащие генетически модифицированные растения, никак не контролируются и не проверяются на безопасность.

Факт: Биотехнологические культуры проходят всесторонние проверки, которые охватывают весь цикл, начиная от всходов семян и заканчивая их поставками на рынок, и гарантируют их полную безопасность как для потребителей, так и для окружающей среды.

Контроль безопасности полученных с помощью биотехнологии растений и произведенных из них продуктов осуществляют американский Департамент сельского хозяйства (USDA), Управление по санитарному надзору за пищевыми продуктами и медикаментами (FDA) и Агентство по охране окружающей среды (EPA).

Проверка безопасности каждого трансгенного сорта занимает от 6 до 12 лет, а обходятся такие исследования в 6-12 миллионов долларов.

Миф: Мясо, молоко и яйца, полученные от домашнего скота и птицы, которых кормили биотехнологическими продуктами, не так безопасны, как традиционные.

Факт: Корм, полученный в результате биотехнологии, которым кормят домашний скот и птицу, не представляет опасности для самих животных. Мясо, молочные продукты и яйца таких животных абсолютно идентичны продуктам, полученным от животных, получающих корм из растений, выведенных традиционными способами селекции.

Сельскохозяйственным животным биотехнологические продукты могут принести ощутимую пользу. Некоторые кормовые сорта трансгенных растений содержат больше питательных веществ или лучше усваиваются животными, что позволяет животным быстрее расти, набирать больший вес и увеличивает производительность домашнего скота и птицы.

Биотехнологические корма положительно воздействуют и на окружающую среду. На животноводческих фермах США ежегодно образуется более 160 миллионов тонн навоза. В нем, в особенности в свином навозе и птичьем помете, содержится много азота и фосфора. Отходы животноводства вносят большой вклад в загрязнение почвы и грунтовых вод. Биотехнологические корма значительно уменьшают содержание азота и фосфора в отходах ферм и ослабляют источаемые ими ароматы, которые отравляют воздух на несколько миль в округе.

Миф: Продукция органического земледелия или «обычные» сорта растений более питательны и более безопасны, чем культуры, полученные с помощью биотехнологии.

Факт: «Экологические» продукты и растения, выведенные и выращенные традиционными способами, по питательной ценности ничем не отличаются от «биотехнологических». В скором времени на рынке появятся генетически модифицированные растения с улучшенными питательными свойствами.

Ученые разрабатывают сорта растений с увеличенным количеством питательных веществ, улучшенным составом жиров, бОльшим содержанием витаминов и т.д. Такие продукты будут полезнее, чем обычные сорта, в том числе и выращенные на «экологических» фермах. Например, «золотой» рис содержит значительно больше витамина A, чем обычный; в растительном масле из трансгенной сои новых сортов меньше насыщенных жиров, чем в масле из традиционных сортов, а изготовленный из него маргарин содержит меньше вредных для здоровья транс-изомеров жирных кислот.

Исследователи работают и над выведением новых сортов арахиса и сои, не содержащих тех белков, которые чаще всего вызывают аллергию. Такие сорта принесут пользу семи миллионам американцев, которые сегодня страдают от пищевой аллергии.

Миф: Биотехнологические пищевые продукты по вкусу отличаются от традиционных.

Факт: Растения, выведенные с помощью биотехнологий, по потребительским свойствам ничем не отличаются от обычных или «органических».

Исследования показали, что ни по вкусовым качествам, ни по внешнему виду, ни по влиянию на человеческий организм биотехнологические продукты не отличаются от растений, выведенных традиционным путем.

Миф: В Соединенных Штатах не требуется маркировка продуктов, произведенных из генетически модифицированных растений.

Факт: Управление по санитарному надзору за пищевыми продуктами и медикаментами (FDA) требует нанесения соответствующей маркировки только на те биотехнологические пищевые продукты, в которых значительно изменены питательные свойства или используются потенциально аллергенные вещества. Другими словами, если продукт по своим свойствам ничем не отличается от того, который получен из традиционных сортов растений, то в специальной маркировке нет необходимости. Однако если в растение внесен ген из потенциально аллергенного вида, например, из арахиса, на полученные из такого трансгенного растения продукты должно быть нанесено соответствующее предупреждение.

Сегодня большинство биотехнологических продуктов не маркируются, поскольку они абсолютно эквивалентны «обычным» и в них не используются известные науке аллергены.

Миф: Биотехнологические пищевые продукты и растения не пользуются спросом у потребителей.

Факт: Сельскохозяйственные культуры, полученные с помощью генной инженерии, и произведенные из них продукты имеют спрос практически во всем мире. Согласно Международной службе сбора данных по агробиотехнологии (International Service for the Acquisition of Agro-biotech Applications), в 2004 году 8,25 миллионов фермеров в 17 странах мира выращивали генетически модифицированные культуры на полях общей площадью 200 миллионов акров (80 млн. гектар).

В 1996 году, когда был получен первый выращенный на продажу урожай трансгенных растений, под них было использовано лишь 7 миллионов акров земли во всем мире. В мае 2005, к окончанию десятой в Северном полушарии «биотехнологической» посевной, общая площадь, на которой за это время когда-либо выращивали трансгенные растения, составила круглую цифру – миллиард акров.

По данным Американского департамента сельского хозяйства, в 2004 году в Соединенных Штатах генетически модифицированные сорта составляли 85% общего урожая сои, 76% – хлопка и 45% – кукурузы. В том же 2004 году в мире определилась пятерка стран, в которых выращивают больше всего трансгенных растений. Это США – 117,6 миллионов акров (47 млн. га), Аргентина – 40 миллионов акров (18,8 млн. га), Канада – 13,3 (5,3), Бразилия – 12,4 (5) и Китай – 9,1 миллиона акров (3,6 млн. га).

Миф: Соединенные Штаты – единственная страна в мире, где выращивают и потребляют трансгенные растения.

Факт: США, бесспорно, являются лидером по выращиванию биокультур, однако помимо США еще 16 стран в мире выращивают сорта растений, полученные с использованием биотехнологий. Выручка от продажи генетически модифицированных растений в 2004 году в мире составила 44 миллиарда долларов. В 63 странах проводятся научные исследования и разработки в области агробиотехнологии, которые находятся на разных этапах, от экспериментов в оранжереях и лабораториях до полевых испытаний, оформления необходимых документов и подготовки к коммерческому производству.

Миф: Причиной того, что в некоторых странах действует запрет на выращивание и продажу биотехнологических растений и полученных из них продуктов, является их опасность.

Факт: Большинство ученых в мире считают безопасными трансгенные растения и произведенные из них пищевые продукты и корма. Более 3200 известных ученых из разных стран мира подписали декларацию в поддержку сельскохозяйственной биотехнологии и о ее безопасности для людей, животных и окружающей среды (www.agbioworld.org/).

Отказ правительств некоторых стран от генетически модифицированных растений и пищевых продуктов на их основе вызван политическими, культурными, а также социально-экономические причинами, которые не имеют никакого отношения к научным данным, убеждающим в абсолютной безопасности применения биотехнологии в сельском хозяйстве.

Перевел Александр Михайлов, «Энциклопедия заблуждений»
Интернет-журнал

Беседу ведет специальный корреспондент журнала Н. ДОМРИНА

На вопросы редакции отвечает академик Национальной академии наук Украины (НАНУ), академик ряда европейских академий наук Ю. ГЛЕБА, директор Института клеточной биологии и генной инженерии НАНУ, профессор, руководитель биотехнологической компании "Айкон дженетикс".

Юрий Юрьевич, наука, которой вы занимаетесь - биотехнология растений, - сегодня едва ли не самая передовая. Об этом говорит, в частности, тот факт, что на Всемирном экономическом форуме в Давосе, состоявшемся в конце января 2000 года - фактически накануне XXI века, - биотехнология была названа в числе трех ведущих сфер мировой экономики, наряду с Интернетом и средствами связи. Что, по вашему мнению, позволило этой научной дисциплине так быстро стать отраслью экономики и войти в лидирующую тройку?

На самом деле это произошло не так уж быстро - наследственная роль ДНК открыта почти 50 лет назад. К счастью, учеными был практически сразу распознан заложенный в биологии потенциал, и ее развитие пошло семимильными шагами. Выход на арену биотехнологии - следствие этого развития, а также свидетельство того, что биология получила от общества социальный заказ на решение острейших проблем: охрана здоровья и питание.

В настоящее время население земного шара составляет 6 с чем-то миллиардов человек, и его еще удается худо-бедно кормить. Но через 30-40 лет нас будет уже 10 миллиардов. Свободных для возделывания земель больше нет, темпы роста урожайности снижаются, а потенциал традиционных технологий, основанных на селекции, на химизации, на изучении питательных потребностей растений и т. д., практически исчерпан. Единственной альтернативой старым наукам (я бы назвал их "зрелыми")

выступает биотехнология, и общество это уже осознало.

Второй аспект может показаться парадоксальным. Дело в том, что биотехнология является разделом информационной технологии. Специфика состоит лишь в том, что информация здесь "зашита" в ДНК. Растение - тот же компьютер, оно перерабатывает информацию, используя материалы, в том числе искусственные, и создает нечто новое - трансгенное растение, то есть интересующий нас продукт. Отсюда вывод: биотехнология окажется не менее мощной и продуктивной отраслью науки и экономики, чем информатика. Поэтому абсолютно естественен тот факт, что и инвесторы, и бизнесмены от информационных технологий и Интернета идут к биотехнологии. Вполне оправданный шаг.

Мне, как человеку, имеющему пристрастие к растениям, понравилось высказывание редактора журнала "Сайенс". Мысль его такова: пока мы в основном обращали внимание на потенциал биотехнологии в фармацевтической промышленности, однако глобальный эффект проявится в результате манипуляций с ДНК растений. В конечном итоге мир будет получать пищу, топливо, волокна, химические материалы и фармацевтические продукты из генетически измененных растительных организмов.

А вообще технологии на основе живых организмов издревле сопровождали человека. Переработка молока, получение сыров, пива, вина - по существу та же биотехнология. Но, конечно, подобные ассоциации сегодня, когда научились клонировать животных, прочитывать целые геномы растений, ни у кого из нас не возникают.

Такое впечатление, что слово "технология" стало в наши дни ключевым. Сейчас всюду говорят о технологиях: информационных, космических, химических, медицинских, технологиях обучения и проведения проектов. Комитет по науке и технике заменен министерством по науке и технологиям... Во всем этом видится некая механистичность.

В "засилье технологий" я тоже ощущаю привкус механики, но речь идет, как мне кажется, о разнице между знанием, которое нам что-то объясняет, и знанием, которое нас вооружает: одно дело - "я знаю", другое - "умею". Вот если я просто "знаю", то это фундаментальная наука, если я "умею" - это уже технология, некая совокупность действий, процессов, а также процедура управления этими процессами, регламент, направленный на достижение заранее предопределенного результата.

Наличие технологий говорит о том высоком уровне зрелости конкретной науки, когда она начинает развиваться настолько быстро, что оказывается полезной обществу, становится, как мы говорим, прикладной. Так что, с одной стороны, слово "технология", сочетаемое с какой-либо наукой, это признак ее зрелости. Ведь пока наука остается "наивной", являясь совокупностью добытых знаний, она описывает феномен, но не понимает механизмов, стало быть, не может предложить и решений, как этими механизмами управлять. С другой стороны, приставка "технология" говорит о скорости развития науки, позволяющей ей очень быстро выходить на уровень зрелости.

- Вы хотите сказать, что не только в жизни, но и в науке наступила эпоха высоких скоростей?

Да, по крайней мере, в биологии такой этап наступил, и я бы назвал его этапом высокопропускной генетики.

После того как мы объяснили себе, каким же образом строится живое (на распознавание функций этих кирпичиков: ДНК, РНК, белков, углеводов, жиров и т. д. - ушло довольно много времени в XX столетии, и ответов у биологов накопилось очень много), следующей вехой на пути развития биотехнологии стало открытие технологий рекомбинантных ДНК, когда мы научились создавать искусственные молекулы, несущие новые наборы информации, и переносить их из одного организма в другой. То есть мы научились конструировать живое.

Сегодня же, прямо на наших глазах, как мне представляется, устанавливается очередная веха. И это уже не просто геномика как новейшая научная дисциплина, дающая описание всего организма и изучающая целые геномы, а тот этап, в который мы вступили несколько лет назад и который отмечен невероятным ускорением исследовательского процесса и наших способностей манипулирования, тот уровень науки и технологий, когда мы оказались в состоянии не только работать с целым геномом, но очень быстро оценивать огромное количество процессов или конструкций, которые мы насоздавали. Вот этот этап я и называю этапом высокопропускной генетики, поскольку сегодня без скоростных генетических методов в биологии уже ничего нельзя сделать, а им, этим методам, от силы десяток лет. Десять лет тому назад мы вступили в эпоху высокопропускной генетики.

- А через пару лет расшифруем геном человека - я правильно продолжаю вашу мысль?

Не исключено, что геном человека будет прочитан в этом, 2000 году. В Соединенных Штатах есть компания, она называется "Селера" (от лат. accelero - ускоряю), ее руководитель Крег Вентер бросил вызов всем государственным международным программам по секвенированию (расшифровке совокупности генов и межгенных участков) генома человека, сказав, что может сделать это намного быстрее, чем они. Его подход включает два компонента: первый - новые машины, в которых используются капиллярные автоматы, читающие примерно миллион пар оснований в неделю, второй - финансы. Вентер может себе позволить иметь в огромном зале 100 или 150 машин и читать 150 миллионов пар оснований в неделю. Для сравнения: с помощью такого машинного зала в течение недели может быть прочитан полный геном растения арабидопсис, а это 25 тысяч генов.

И все-таки, несмотря на свои исключительные достижения, биотехнология пребывает в младенческом возрасте. Мы понимаем пока лишь значение конкретного гена - всего контекста еще не видим. Качественный прыжок от информации об одном к информации о целом - о десятках тысяч генов, которые играют симфонию живого, - это и будет самый интересный этап для биологов, а результаты их открытий станут важнейшими для человека.

- Если все, о чем вы говорите, - младенчество биотехнологии, каким же будет взросление?

Нам с вами трудно себе представить ее взросление. Оно настолько поменяет наши возможности, что об этом лучше говорить с фантастами, а не с ученым.

- Эра прикладной науки! А мы готовы в нее войти?

Мне кажется, у нас, на территории бывшего Союза, господствует несколько высокомерное отношение к технологиям, к прикладной науке. Мы все еще живем вчерашним днем, многим из нас по-прежнему кажется, что призвание академических ученых - исключительно фундаментальные исследования. Но мы забываем, что наука больше не может позволить себе эту роскошь. И не только потому, что она внутренне уже готова, помимо понимания явлений, давать и решение проблем, а потому, что она стала непомерно дорогой для общества. Общество вправе требовать, чтобы в обмен на его поддержку наука старалась как можно быстрее выдавать на-гора практические решения и таким образом окупать себя.

Я понимаю, что при подобном подходе легко выплеснуть ребенка из купели, но не видеть ключевого значения прикладной науки дальше нельзя. Кстати, на Западе тоже довольно долго существовало такое же высокомерное отношение, но оно исчезло, несмотря на то, что там намного больше денег идет на науку. Если вы сейчас посмотрите на поведение какого-нибудь университетского профессора в Соединенных Штатах или ученого любого макс-планковского (академического) института в Германии либо какого-нибудь академического института в Великобритании, вы обнаружите, что прикладные аспекты науки интересуют их не меньше, а, может, и больше, чем фундаментальные. И американский профессор, и европейский исследователь стремятся увидеть прикладной аспект того, что они исследуют, а увидев, тут же пытаются полученную ими новую информацию запатентовать, закрепить за собой, чтобы иметь юридически узаконенный приоритет в своей области, потому что только тогда полученные ими новые знания приобретут привлекательность для бизнеса, для общества, их можно будет использовать, в том числе с тем, чтобы вернуть затраченные на исследования материальные ресурсы и получить возможность продолжить научный поиск. Еще несколько лет назад мои коллеги - директора институтов Общества имени Макса Планка по содействию германской науке (MPG) тоже по-снобистски относились к подобным вещам, а сегодня крупнейшее и наиболее зрелое агентство по патентованию находится как раз в Обществе имени Макса Планка, а мой добрый коллега Лотер Вилмицер, директор института молекулярной физиологии растений, создает уже третью биотехнологическую компанию.

По всей видимости, западное общество в силу своего рационального устройства к этому больше готово, чем наше.

И да, и нет. То, что сегодня я вижу у немецких коллег, у американских профессоров, - нечто более или менее недавно обретенное. До начала 1980-х годов фундаментальные исследования и в Европе, и в Соединенных Штатах поддерживались на довольно высоком уровне. И хотя уже введены были конкурсные формы финансирования, денег в целом было еще вполне достаточно, поэтому чисто материального давления для того, чтобы искать дополнительные источники финансирования для своих исследований, у западных ученых не было. Так что это вещи, которые развиваются и в силу самого бытия, а не только лишь осознания необходимости.

В какой-то мере я согласен с вами, потому что у нас материальное давление не меньше, а больше, чем там, и тем не менее эти процессы идут у нас туго. Но пока мы этого не поймем, дальше не продвинемся. Нереально ожидать от Российского государства, не говоря уже об Украине, Грузии, что они будут в полном объеме поддерживать научные исследования, то есть будут в состоянии выделять по 100 000 долларов в год на одного ученого (это то, что на Западе тратит, скажем, биолог на исследования, на реактивы, приборы, на инфраструктуру, - зарплата в эту сумму не входит). С другой стороны, сколь высоко мы бы себя ни ценили, наивно продолжать считать, что, тратя на те же исследования в десять, а то и в сто раз меньше их, мы сможем с ними конкурировать. Талант, конечно, компенсирует отсутствие материальных средств, но не настолько.

А вы считаете, что мы должны продолжать конкурировать? Сегодня только и слышишь со всех сторон: наука интернациональна, неважно, где подготовлено открытие, важно, чтобы его плодами могло пользоваться все человечество.

Совершенно верно, это я как раз и имею в виду, говоря о конкурентной ситуации. Сегодня можно покинуть страну (я это в значительной степени делаю, потому что вот уже десять лет, как я в основном живу за границей) и вести игру, находясь там, по ту сторону бывшего "железного занавеса", но возникает вопрос, можно ли ее играть здесь? Мне кажется, можно, и именно потому, что наука стала международной. Для больших компаний уже не так важно, где находится ученый. Единое информационное поле облегчает открытость практически всех стран, и если в какой-то момент западная компания убедится, что, имея дело с русскими, выиграешь в цене, а в качестве не проиграешь, то, уверяю вас, они к нам придут. Но для этого с нашей стороны должны появиться ученые новой для нас формации, которые не будут бояться выходить на международный рынок, знающие, что они продают, как продавать, и делающие все это профессионально. Иначе мы бесконечно будем сбиваться на разговоры о том, что у нас воруют, что Сорос, де, забирает какие-то невероятные открытия, которых, смею считать, у нас не так много, тем более в области технологий. Ведь практически все наши технологические разработки советского времени были направлены на военные или космические цели, и в них не были заложены компоненты стоимости, экономической целесообразности, отсюда их нежизнеспособность в сегодняшней ситуации. Но после того, как вы вводите в общее уравнение эти экономические компоненты, поле оказывается единым, и на нем можно играть, то есть получать достаточно средств на исследования. Но для этого, повторяю, нужен профессионализм не только в своей области, но и в том, как добытые новые сведения правовым образом защитить и где найти им применение. И такие профессионалы в СНГ уже есть.

Чтобы не быть голословным, назову профессора Атабекова в Московском университете, с которым мы ведем переговоры о том, чтобы взять лицензию на некоторые из его открытий. Дело в том, что Иосиф Атабеков и его сотрудники, отлично разобравшись в том, как западные компании развивают сейчас биотехнологический процесс, увидели его узкие места и предложили некоторые решения, как эти узкие места устранить. В лаборатории Атабекова делают науку самой высокой пробы. Но зрелый подход в данном случае заключался не только в том, что наука хорошая, и даже не столько в том, что они закрепили за собой достигнутые результаты и русским патентом, и в Европе, но в том, что они знали, каких именно технологических решений требует рынок. Как часто, получая интересные результаты 20-30-летних исследований, мы не спрашивали себя, а нужно ли кому-то то, что мы предлагаем. Расходы на патентование оказываются вдвойне обременительными, если патентовать то, на что нет спроса.

- А в чем суть открытий профессора Атабекова?

В его лаборатории обнаружена возможность запускать работу дополнительного гена в растениях в отсутствие дополнительного промотора. Любой ген имеет структурную часть, промотор и терминатор - некие участки, сообщающие организму о наличии данного гена, о том, что его надо прочитать, сделать из него белок и т. д. Классический учебник генетики скажет вам, что ген читается рибосомой только с участка, непосредственно прилегающего к промотору, то есть один промотор - один белок. Современный учебник скажет: необязательно в том случае, если есть некий участок ДНК, который, будучи прочитан и переведен на информационную РНК (или матричную - мРНК), дает возможность рибосоме распознать его и садиться не в начало мРНК, а в серединку этой молекулы, и с этого момента читать вконец все, как будто бы там был вот этот самый участок, который она распознает. То есть в одной мРНК может быть закодировано несколько белков, и рибосомный комплекс будет считывать каждый из них, так сказать, в отдельности, исходя из распознавания элемента, который по-английски называется internal ribosome entry site ("место вхождения рибосомы внутрь молекулы").

Предложенное группой профессора Атабекова решение позволяет с минимальным количеством промоторов читать большее количество генов и получать больше белков. Это важно не только само по себе, но и в плане интеллектуальной собственности. Дело в том, что вирусы - очень экономичные вещества, в них мало лишнего, и всунуть, как мы говорим, туда дополнительный промотор технологически очень сложно, а иногда просто невозможно, потому что все варианты использования дополнительного промотора уже запатентованы конкурентами. То, что предлагает Атабеков, позволяет практически безболезненно это делать, обходя многие патенты других компаний, которые, проработав в этой области по 10-15 лет, попытались сделать так, чтобы без их лицензии нельзя было эти процессы использовать в промышленном масштабе.

Юрий Юрьевич, вы имеете возможность и оттуда, из-за рубежа, и отсюда, изнутри, видеть и оценивать положение отечественной науки. Есть ли у вас рецепт для ее выживания?

Выписать рецепт я, конечно, не могу, но позволю себе привести в пример свой институт и немножко рассказать о том, что сделал сам.

Институт клеточной биологии и генной инженерии был создан Украинской академией наук в 1989 году на базе отдела Института ботаники вокруг новых технологий и относительно молодыми людьми. На момент создания института средний возраст сотрудников был 30 лет с небольшим. Через два года Советский Союз распался на отдельные государства, открылись границы, и молодежь потянулась на Запад - на родине стало не до науки. Из 150 сотрудников института примерно 50 уехали, и фактически никто не вернулся. Из тех, кто уехал, едва ли не все нашли себе приличные места: 20% - в компаниях и 80% - в университетах. Я могу вам показать публикации в таких журналах, как "Нэйчер", "Сайенс", "Доклады Академии наук США", и вы увидите, что наши бывшие сотрудники выступают первыми авторами.

В ваших словах слышится гордость за тот высокий уровень, который ваши сотрудники продемонстрировали за рубежом. Но неужели вам, самому молодому в стране академику, только недавно ставшему директором института, созданного в расчете на вас и ваших коллег, не было досадно все это наблюдать?

Конечно, мне, как директору института, терять сотрудников не хотелось, но потеря была бы двойной, если бы они не уехали, а просто закопали свои таланты здесь, где условий для того, чтобы заниматься серьезной наукой, больше не было.

В создавшемся положении я стал думать, как быть с институтом. Размышлять об этом мне было легче, чем моим коллегам, поскольку в 1991 году я сам получил приглашение крупной американской компании и поехал туда работать на следующих условиях. Первое: я сохраняю за собой пост директора института в Киеве и буду приезжать сюда по крайней мере раз в два месяца на неделю. Компания согласилась и финансировала мои поездки - шесть поездок в год. Второе мое условие: давать институту гранты для поддержания его работы - также было выполнено.

Конечно, я понимал, что компания должна жить по законам бизнеса и деньги она будет выделять только на то, что нужно ей. Проводить сбор биологического материала и анализ биологического разнообразия на фармакологическую и агрохимическую активность было для нас не очень профильной работой, но в 1992 году, согласно контракту с компанией, институт начал этим заниматься. Я знал, что в какой-то мере это была, грубо говоря, проституция, но мне казалось, что на первом этапе она оправдана. Для того чтобы обучиться, институт готов был взять на себя второстепенные компоненты технологического процесса с тем, чтобы в материальном отношении встать на ноги, а кроме того, получить представление о том, как биотехнологический процесс организован во всем мире, каковы требования больших компаний и куда все это идет. Словом, как играть в эту игру...

Простите, прерву вас. Давайте открутим пленку назад. Расскажите, пожалуйста, как вы дошли до жизни такой? Где родились, учились?

Родился в Закарпатье, окончил школу с физико-химическим уклоном. Физику, естественно, знал хорошо и решил стать физиком (вообще я рано понял, что буду заниматься наукой). Но тут выяснилось, что бурными темпами начала развиваться биология, и я придумал, что биофизика - это и есть та физика, которая меня интересует. В 1966 году я поступил в Киевский университет имени Т. Г. Шевченко на факультет биофизики. Вспоминаю, что у моей мамы было достаточно денег, чтобы дать мне на билет в одну сторону. Если бы я не поступил, то мне бы не на что было возвратиться домой.

В университете я быстро обнаружил, что биофизика в ее тогдашнем понимании - узкая область и что мне гораздо интереснее генетика, как информационная наука о живом, поэтому переключился на генетику. В 1971 году я защитил диплом и хотел остаться на кафедре генетики, однако ее декан, указав на мое неблагонадежное поведение (я тогда ходил на какие-то собрания и протестовал против русификации, сейчас уже не помню чего, - в общем, обычное восстание против нормы), объяснил, что аспирантом я быть могу, но учебное заведение не для меня, так как я есть идеологически плохой пример для студентов. Пришлось искать другое место. В конце концов директор Института ботаники академик Константин Меркурьевич Сытник, тогда вице-президент Академии наук Украинской ССР, поговорив со мной, признался, что у него самого "сложный" сын и что "не будет хорошего вина, если оно в молодости не перебродит". И я стал аспирантом в Институте ботаники. Но тут же объявил, что хотел бы заниматься конструированием растительной клетки, что по тем временам было весьма радикальной мыслью, так как речь шла о методах культивирования растительных клеток, а таких технологий в Киеве не было. Были они в Москве, в Институте физиологии растений, и Сытник позволил мне поехать туда и фактически выполнять работу там, в лаборатории члена-корреспондента АН СССР Раисы Георгиевны Бутенко. Я пробыл в Москве с 1971 по 1974 год и сделал работу, которую заметили западные коллеги и которую я доложил на ботаническом конгрессе в Ленинграде в 1975 году. После чего меня пригласили в Германию.

- Работать за границей, ведь это было тогда нереально!

Я ждал решения больше года, особо не рассчитывая на положительный ответ. Но оказалось, что отец одного из моих германских коллег продает Советскому Союзу оборудование и лично знает нашего посла в ФРГ товарища Фалина...

Таким образом, в 1977 году я уехал и полтора года проработал в Германии. У меня было право оставаться там два года, но я просто больше не выдержал: жену и дочь со мной, естественно, не пустили. Но после этой поездки я стал выездным и для того, чтобы поддерживать форму, практически каждое лето умудрялся по два-три месяца работать руками где-нибудь в лаборатории, в университетах Германии, Бельгии. А в 1982 году я удивительным образом попал на работу в Соединенные Штаты.

- Что ж удивительного, если вы стали выездным?

Дело в том, что американцы предлагали работу не в научном заведении, а в компании. При этом они сами прекрасно понимали, что советского ученого работать на фирму не отпустят. Поэтому они создали полностью юридически оформленный институт и пригласили меня в нем поработать. Я там у них был единственным сотрудником, а по прошествии трех месяцев, когда мой контракт кончился, они этот институт закрыли. Это легкое хулиганство доставило нам удовольствие и никому не навредило.

В конце 1980-х годов стало ясно, что наши попытки развивать современную биологию здесь захлебываются. На реактивы, приборы нужна была валюта, потому что собственной промышленности, которая бы всем этим обеспечивала, у нас не было - мы слишком опоздали с признанием генетики, молекулярной биологии. Известное постановление ЦК КПСС и Совмина о развитии молекулярной биологии, к сожалению, оказалось не слишком действенным. Потом вышло постановление о физико-химической биологии; поменяли название, но речь шла все о том же, о необходимости финансирования работ в области современной биологии, однако и это постановление вскоре перестало работать. А без валюты молекулярная биология оказывалась не в состоянии что-либо делать. И тогда мы с Валентином Негруком, молодым доктором наук из Института физиологии растений, пошли на прием к Юрию Анатольевичу Овчинникову, академику, вице-президенту АН СССР и академику ВАСХНИЛ, и сказали ему, что понимаем: у государства нет денег, но, может быть, государство согласится на то, чтобы мы сами поискали деньги за рубежом?

Овчинников разрешил нам месячную поездку в Соединенные Штаты. За этот месяц мы объехали 25 компаний, предлагая свои разработки и возможность выполнять работы по контракту. Одна из компаний, "Американ Цианамид" (American Cyanamid, из числа крупнейших фармацевтических, сельскохозяйственных и биохимических компаний), заинтересовалась нашими предложениями, ее сотрудники приехали затем к нам, в Киев, и в итоге мы подписали первый контракт на работу по генетической инженерии трансгенных растений картофеля. Это был 1988 год.

Сотрудничество с этой компанией шло очень хорошо (оно продолжается по сегодняшний день, сейчас компания ведет работы в основном в области биотехнологии, раньше это была химия), обе стороны были довольны и результатами, и условиями работы. Скажу честно, мы получали не Бог весть какие деньги, но они давали нам возможность вести нашу работу. Так продолжалось до 1991 года, когда в стране все стало разваливаться и рушиться и когда мне предложили приехать в Принстон и продолжить работу там. Вот тогда я и стал торговаться и выторговал соглашение между "Цианамидом", Академией и мной, о котором я уже рассказал...

Вернемся к тому, что вы и ваши коллеги по Институту клеточной биологии и генной инженерии решили попробовать сыграть собственную партию...

Да, прошло время, и нам показалось, что мы уже усвоили правила большого биотехнологического поля и можно возвращаться в ту область, которая нам интересна. Кроме того, у нас появились деньги, позволявшие проводить патентование. Поэтому в прошлом году я бросил компанию "Американ Цианамид", хотя я там вырос от ученого-гостя (у них есть такое специальное название "выдающийся ученый-гость") до директора всего отдела биотехнологии растений, и основал свою компанию, которая имеет филиалы в Германии и в Соединенных Штатах. И вот теперь эта компания заключила с киевским Институтом клеточной биологии и генной инженерии контракт уже на профильные для него исследования.

- А чем занимается ваша компания?

Компания "Айкон дженетикс" (genetics в переводе с англ. - генетика, icon - икона; хотя мы и старались отразить в названии наше происхождение, но слово icon взято нами из компьютерного языка - это иконка на экране монитора, которую вы должны нажать, чтобы выйти в определенную программу) создана для того, чтобы позволить более эффективно управлять биологической информацией, введенной в растение извне. Операционные системы для информации, закодированные в ДНК и введенные в растение, - вот это и есть наша задача. Аналогия из компьютерного языка здесь вполне уместна. Она также понятна инвесторам, которых удалось убедить вкладывать деньги в эту компанию. Инвесторы видят большое будущее не только за поиском генов, определяющих новые полезные признаки растений, но и за операционными системами, которые позволят управлять этими генами более эффективно, чем можно на сегодняшний день.

- И ваш институт встроился в эту систему? Он - часть компании?

Институт клеточной биологии и генной инженерии имеет эксклюзивный пятилетний контракт с компанией "Айкон дженетикс" и, таким образом, не только может решить свои материальные проблемы по поддержке ученых, закупке оборудования и т. д., но эти ученые будут работать в той области, в которой являются профессионалами, и им не придется искать случайных заработков в каких-то иных сферах, где их профессионализм не будет востребован.

Да, реальность состоит в том, что выход в международное пространство возможен лишь при определенной материальной обеспеченности. Поэтому поначалу мы просто зарабатывали деньги, для чего брали на себя выполнение таких задач, на которые люди более строгого к себе отношения вряд ли бы согласились. Мы же расценивали это как неизбежный для себя шаг, полностью осознавая, что ожидать от государства поддержки наивно, да в общем-то и нечестно, ведь перед ним встали гораздо более серьезные и важные проблемы, и даже если допустить, что государство признает науку вполне равновесной этим проблемам, оно объективно не в состоянии содержать ее на том уровне, который необходим ей сегодня, чтобы оставаться конкурентоспособной.

- Итак, давайте суммируем: на первом этапе надо...

Найти возможность для выживания за свой собственный счет. Второй этап - изучение всего процесса производства интеллектуальной собственности и ее юридической защиты. Третий - поиск клиентов, которым нужна эта интеллектуальная собственность. Ну, а дальше вы уже посмотрите, придавать ли вашему научному учреждению форму бизнеса или оставить его в основном академическим институтом, занимающимся также и прикладными разработками, чтобы поддерживать и то и другое направление исследований.

На сегодняшний день никаких других серьезных подходов я не вижу. Международные программы и фонды, которые питаются за счет денег налогоплательщиков своих стран, рано или поздно уйдут, поскольку задуманы как временные, на длительные фундаментальные исследования денег нет даже внутри стран - участниц этих фондов. Да и с какой стати гражданам США поддерживать науку в бывшем Советском Союзе? Разве что для того, чтобы Россия, СНГ не превратились в источник опасности для них. Но поскольку в цивилизованной ситуации этого нет, американский налогоплательщик имеет все основания повернуться к нам спиной, и не стоит за это на него обижаться. Программы поддержки за счет меценатов точно так же недолговечны. Ни Джордж Сорос, ни даже Билл Гейтс (хотя он сейчас много денег тратит на иммунологию и биотехнологические исследования) не могут тащить все на своих плечах.

- Но механизм, который вы наметили, без воли подобных вам людей не запустится.

Конечно, и сегодня наши научные работники в значительной степени зависят от того, есть ли лидер в их области, который в состоянии найти им применение без того, чтобы ломать их тягу к конкретной проблеме в науке.

Мы все время говорим о талантливых ученых, а талантливый ученый на сегодняшний день - это не только тот, кто, так сказать, бежит дистанцию на сто метров. Это многоборец, человек, который должен быть и хорошим менеджером, и бизнесменом, и ученым, конечно, очень хорошим. Его интерес к познанию нового сегодня может реализоваться только лишь как у режиссера кино, которому нужны деньги, нужен коллектив и нужно знать, будут ли покупать его кинофильм. Нет уже науки одиночек. Может быть, еще существуют какие-то вопросы в теоретической физике или математике, где талант довольствуется карандашом и листом бумаги. В остальном исследование - дорогостоящее коллективное предприятие, своего рода индустрия, и вам, как кинорежиссеру, нужно видеть и уметь охватить в ней все. Разумеется, есть люди, которые, не умея этого делать, являются прекрасными учеными, но для них остаются зачастую более скромные места в мировом научном процессе. Печально, но это так.

- Получается, что пока альянсы, подобные созданному вами, штучный товар?

Да, поэтому мне и казалось, что то, что мы затеяли с институтом и несколькими другими лабораториями на территории СНГ (а я хотел бы подчеркнуть, что это - не уникальные договоры, кроме них наша компания имеет договоры с большим числом европейских и американских университетов и институтов, но мы идем сюда, потому что знаем коллег, уверены в них и хотели бы им помочь; как видите, и у прагматиков могут быть идеалистические порывы), даст позитивный пример, которым как трафаретом попробуют воспользоваться другие ученые. Я бы этого хотел.

Мне кажется, что вся затея Сороса с поддержкой российской науки в какой-то мере оставила печать горечи, ибо она дала меньший эффект, чем могла. Конечно, бросив огромные деньги на фундаментальную науку, Сорос дал ей поддержку. Я отношусь к нему с очень большим уважением и благоговением, потому что делал он это абсолютно чисто, без каких-либо дурных помыслов, а то, что писала на эту тему наша пресса, на 90% несправедливо и некрасиво. Он поддержал науку. Но он не указал вектор, куда идти, и мы его вовремя не подтолкнули к этому. Тем самым он затянул агонию, дезориентировал ученых. Многим показалось, что как-нибудь да продержимся: сейчас поживем на деньги Сороса, потом появится кто-то еще... Но никто не появился. Почему? Проблема меценатства ждет своего решения. А все наши встречные предложения, например, по созданию "инкубаторов бизнеса", куда бы направлялись молодые ученые, которые, пройдя конкурс отбора лучших идей, имели бы возможность провести исследования и получить профессиональную поддержку для патентования, а затем на основании каких-то разработок открыть фирму и т. д., - такого рода предложения слишком поздно к нему пришли, он уже потерял интерес. Джордж Сорос - очень быстрый человек, мы же долго раскачивались и поэтому его потеряли.

Так что самым простым для нас вариантом было бы все-таки научиться жить так, как живет остальная часть мирового научного сообщества. Это очень простая мысль, но она почему-то с трудом проникает в сознание наших ученых.

Юрий Юрьевич, в начале нашей беседы вы упомянули, что питаете пристрастие к растениям. Какие же чувства вызывает у вас зеленый цвет и то живое, что с ним связано?

Не могу сказать, чтобы у меня был какой-то осознанный и понятный мне самому мотив. Просто с растениями мне более комфортно, чем с животными. Может быть, меня в детстве покусала собака? В любом случае это все-таки от детства идет. Я с удовольствием собирал декоративные растения, любил цветы, хорошо знал латынь, разбирался в видах, а сейчас моей страстью стала деревянная скульптура - ведь это тоже растения, только превращенные в искусство. Разумного объяснения своего пристрастия у меня нет. Каждый из нас чем-то отличается от другого, в этом пристрастии - одно из моих отличий.

ЛИТЕРАТУРА

"Наука и жизнь" о биотехнологии:

По следам овечки Долли . - № 6, 1997.

Созинов А., акад. РАСН, НАНУ и УААН. 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.

Впервые термин «биотехнология» применил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году. Отдельные элементы биотехнологии появились достаточно давно. По сути, это были попытки использовать в промышленном производстве отдельные клетки (микроорганизмы) и некоторые ферменты, способствующие протеканию ряда химических процессов.

Так, в 1814 году петербургский академик К. С. Кирхгоф открыл явление биологического катализа и пытался биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника). В 1891 году в США японский биохимик Дз. Такамине получил первый патент на использование ферментных препаратов в промышленных целях: учёный предложил применить диастазу для осахаривания растительных отходов.

В начале XX века активно развивалась бродильная и микробиологическая промышленность. В эти же годы были предприняты первые попытки использовать ферменты в текстильной промышленности.

В 1916–1917 годах русский биохимик А. М. Коленев пытался разработать способ, который позволил бы управлять действием ферментов в природном сырье при производстве табака.

Огромный вклад в дело практического использования достижений биохимии внёс академик А. Н. Бах, создавший важное прикладное направление биохимии – техническую биохимию. А. Н. Бах и его ученики разработали множество рекомендаций по улучшению технологий обработки самого различного биохимического сырья, совершенствованию технологий хлебопечения, пивоварения, виноделия, производства чая и табака и т. п., а также рекомендации по повышению урожая культурных растений путём управления протекающими в них биохимическими процессами.

Все эти исследования, а также прогресс химической и микробиологической промышленности и создание новых промышленных биохимических производств (чая, табака и т. п.) были важнейшими предпосылками возникновения современной биотехнологии.

В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность. За послевоенные годы микробиологическая промышленность приобрела принципиально новые черты: микроорганизмы стали использовать не только как средство повышения интенсивности биохимических процессов, но и как миниатюрные синтетические фабрики, способные синтезировать внутри своих клеток ценнейшие и сложнейшие химические соединения. Перелом был связан с открытием и началом производства антибиотиков.

Первый антибиотик – пенициллин – был выделен в 1940 году. Вслед за пенициллином были открыты и другие антибиотики (эта работа продолжается и поныне). С открытием антибиотиков сразу же появились новые задачи: налаживание производства лекарственных веществ, продуцируемых микроорганизмами, работа над удешевлением и повышением уровня доступности новых лекарств, получением их в очень больших количествах, необходимых медицине.

Синтезировать антибиотики химически было очень дорого или вообще невероятно трудно, почти невозможно (недаром химический синтез тетрациклина советским учёным академиком М. М. Шемякиным считается одним из крупнейших достижений органического синтеза). И тогда решили для промышленного производства лекарственных препаратов использовать микроорганизмы, синтезирующие пенициллин и другие антибиотики. Так возникло важнейшее направление биотехнологии, основанное на использовании процессов микробиологического синтеза.

Виды биотехнологии

Биоинженерия

Биоинженерия или биомедицинская инженерия – это дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и медицины и укрепление здоровья человечества за счёт междисциплинарных разработок, которые объединяют в себе инженерные подходы с достижениями биомедицинской науки и клинической практики. Биоинженерия/биомедицинская инженерия – это применение технических подходов для решения медицинских проблем в целях улучшения охраны здоровья. Эта инженерная дисциплина направлена на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и медицины.

Биоинженеры работают на благо человечества, имеют дело с живыми системами и применяют передовые технологии для решения медицинских проблем. Специалисты по биомедицинской инженерии могут участвовать в создании приборов и оборудования, в разработке новых процедур на основе междисциплинарных знаний, в исследованиях, направленных на получение новой информации для решения новых задач.

Среди важных достижений биоинженерии можно упомянуть разработку искусственных суставов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Также одним из основных направлений биоинженерных исследований является применение методов компьютерного моделирования для создания белков с новыми свойствами, а также моделирования взаимодействия различных соединений с клеточными рецепторами в целях разработки новых фармацевтических препаратов («drug design»).

Биомедицина

Раздел медицины, изучающий с теоретических позиций организм человека, его строение и функцию в норме и патологии, патологические состояния, методы их диагностики, коррекции и лечения. Биомедицина включает накопленные сведения и исследования, в большей или меньшей степени общие медицине, ветеринарии, стоматологии и фундаментальным биологическим наукам, таким, как химия, биологическая химия, биология, гистология, генетика, эмбриология, анатомия, физиология, патология, биомедицинский инжиниринг, зоология, ботаника и микробиология.

Слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, используя наноустройства и наноструктуры. В мире уже созданы ряд технологий для наномедицинской отрасли. К ним относятся адресная доставка лекарств к больным клеткам, лаборатории на чипе, новые бактерицидные средства.

Биофармакология

Раздел фармакологии, который изучает физиологические эффекты, производимые веществами биологического и биотехнологического происхождения. Фактически, биофармакология – это плод конвергенции двух традиционных наук – биотехнологии, а именно, той её ветви, которую именуют «красной», медицинской биотехнологией, и фармакологии, ранее интересовавшейся лишь низкомолекулярными химическими веществами, в результате взаимного интереса.

Объекты биофармакологических исследований – изучение биофармацевтических препаратов, планирование их получения, организация производства. Биофармакологические лечебные средства и средства для профилактики заболеваний получают с использованием живых биологических систем, тканей организмов и их производных, с использованием средств биотехнологии, то есть лекарственные вещества биологического и биотехнологического происхождения.

Биоинформатика

Совокупность методов и подходов, включающих в себя:

математические методы компьютерного анализа в сравнительной геномике (геномная биоинформатика);
разработка алгоритмов и программ для предсказания пространственной структуры белков (структурная биоинформатика);
исследование стратегий, соответствующих вычислительных методологий, а также общее управление информационной сложности биологических систем.

В биоинформатике используются методы прикладной математики, статистики и информатики. Биоинформатика используется в биохимии, биофизике, экологии и в других областях.

Бионика

Прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Проще говоря, бионика – это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике.

Различают :

биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

Биоремедиация

Комплекс методов очистки вод, грунтов и атмосферы с использованием метаболического потенциала биологических объектов – растений, грибов, насекомых, червей и других организмов.

Клонирование

Появление естественным путём или получение нескольких генетически идентичных организмов путём бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Термин «клонирование» в том же смысле нередко применяют и по отношению к клеткам многоклеточных организмов. Клонированием называют также получение нескольких идентичных копий наследственных молекул (молекулярное клонирование). Наконец, клонированием также часто называют биотехнологические методы, используемые для искусственного получения клонов организмов, клеток или молекул. Группа генетически идентичных организмов или клеток – клон.

Генетическая инженерия

Суть генетической инженерии заключается в искусственном создании генов с нужными свойствами и введение их в соответствующую клетку. Перенос гена осуществляет вектор (рекомбинантная ДНК) – специальная молекула ДНК, сконструированная на основе ДНК вирусов или плазмид, которая содержит нужный ген, транспортирует его в клетку и обеспечивает его встраивание в генетический аппарат клетки.

Для маркировки определенных клеток организмов в молекулярно-генетических исследованиях используют ген GFP, выделенный из медузы. Он обеспечивает синтез флуоресцентного белка, который светится в темноте.

Генетическая инженерия широко используется как в научных исследованиях, так и в новейших методах селекции.

Биотехнология – это совокупность промышленных методов, которые применяют для производства различных веществ с использованием живых организмов, биологических процессов или явлений. Традиционная биотехнология основана на явлении ферментации – использовании в производственных процессах ферментов микроорганизмов. Клеточная инженерия – это отрасль биотехнологии, которая разрабатывает и использует технологии культивирования клеток и тканей вне организма в искусственных условиях. Генетическая инженерия – это отрасль биотехнологии, которая разрабатывает и использует технологии выделения генов из организмов и отдельных клеток, их видоизменение и введение в другие клетки или организмы.

Некоторые этические и правовые аспекты применения биотехнологических методов

Этика – учение о нравственности, согласно которому главной добродетелью считается умение найти середину между двух крайностей. Данная наука основана Аристотелем.

Биоэтика – часть этики, изучающая нравственную сторону деятельности человека в медицине, биологии. Термин предложен В.Р. Поттером в 1969 г.

В узком смысле биоэтика обозначает круг этических проблем в сфере медицины. В широком смысле биоэтика относится к исследованию социальных, экологических, медицинских и социально-правовых проблем, касающихся не только человека, но и любых живых организмов, включенных в экосистемы. То есть она имеет философскую направленность, оценивает результаты развития новых технологий и идей в медицине, биотехнологии и биологии в целом.

Современные биотехнологические методы обладают настолько мощным и не до конца изученным потенциалом, что их широкое применение возможно только при строгом соблюдении этических норм. Существующие в обществе моральные принципы обязывают искать компромисс между интересами общества и индивида. Более того, интересы личности ставятся в настоящее время выше интересов общества. Поэтому соблюдение и дальнейшее развитие этических норм в этой сфере должно быть направлено, прежде всего, на всемерную защиту интересов человека.

Массовое внедрение в медицинскую практику и коммерциализация принципиально новых технологий в области генной инженерии и клонирования, привело также к необходимости создания соответствующей правовой базы, регулирующей все юридические аспекты деятельности в этих направлениях.

Остановимся на тех направлениях в биотехнологических исследованиях, которые напрямую связаны с высоким риском нарушения прав личности и вызывают наиболее острую дискуссию по поводу их широкого применения: пересадка органов и клеток в терапевтических целях и клонирование.

В последние годы резко возрос интерес к изучению и применению в биомедицине эмбриональных стволовых клеток человека и техники клонирования с целью их получения. Как известно, эмбриональные стволовые клетки способны трансформироваться в разные типы клеток и тканей (кроветворные, половые, мышечные, нервные и др.). Они оказались перспективными для применения в генной терапии, трансплантологии, гематологии, ветеринарии, фармакотоксикологии, при тестировании лекарств и пр.

Выделение этих клеток производят из эмбрионов и плодов человека 5-8 недель развития, полученных при медицинском прерывании беременности (в результате аборта), что порождает многочисленные вопросы относительно этической и юридической правомерности проведения исследований на эмбрионах человека, в том числе такие:

насколько необходимы и оправданы научные исследования на эмбриональных стволовых клетках человека?
допустимо ли ради прогресса медицины разрушать человеческую жизнь и насколько это морально?
достаточно ли проработана правовая база для применения этих технологий?

В ряде стран запрещены любые исследования на эмбрионах (например, в Австрии, Германии). Во Франции права эмбриона защищаются с момента его зачатия. В Великобритании, Канаде и Австралии, хотя создание эмбрионов для исследовательских целей не запрещено, но разработана система законодательных актов, регулирующая и контролирующая подобные исследования.

В России ситуация в этой области более чем неопределенная: деятельность по изучению и использованию стволовых клеток недостаточно отрегулирована, остаются существенные пробелы в законодательстве, мешающие развитию этого направления. В отношении же клонирования в 2002 г. федеральным законом был введен временный (на 5 лет) запрет на клонирование человека, но срок его действия истек в 2007 г., и вопрос остается открытым.

Рынок биотехнологий

Параллелей с современным биотехом у ИТ гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд. Информационные технологии не появились сами по себе, их расцвету предшествовали фундаментальные открытия в физике, физике материалов, вычислительной математике и кибернетике. В результате сегодня ИТ – это область «легких стартапов», от возникновения идеи до принесения прибыли в которых проходит совсем немного времени, и мало кто задумывается о той работе, которая была проделана до сегодняшнего дня.

Ситуация с биотехнологиями аналогична, просто мы сейчас находимся на более раннем этапе, когда ещё идет разработка инструментов, программ. Биотехнологии ждут появления своего «персонального компьютера»”, только в нашем случае он не будет понятным массовым устройством – речь идёт скорее о наборе эффективных и недорогих инструментов.

Можно сказать, что сейчас ситуация подобна той, что была в 1990-е в ИТ. Технологии все еще развиваются и стоят достаточно дорого. Например, полное секвенирование человека стоит $1000. Это намного дешевле, чем цена в $3,3 млрд. у Human Genome Project, но она все еще невероятно высока для обывателя, а её применение для клинической диагностики на широком уровне пока еще невозможно. Для этого нужно, чтобы технология подешевела ещё раз в 10 и улучшила технические свойства настолько, чтобы ошибки секвенирования были нивелированы. В биотехе пока нет таких мощных проектов, как Facebook, но Illumina, Oxford Nanopore, Roche – всё это крайне успешные компании, чья деятельность часто напоминает Google, скупающий интересные стартапы. А Nanopore, например, стали миллиардерами, еще не выйдя на рынок, благодаря сочетанию хорошей исходной идеи, менеджмента и успехов в привлечении финансирования.

Сегодня биотехнологии – это ещё и рынок больших данных, и это продолжает параллели с ИТ, который в данном случае служит уже своего рода инструментом для более крупного и сложного биотеха. Такие компании как Editas Medicine (одни из создателей нашумевшей технологии редактирования генома CRISPR/Cas9) сделали свой IP на результатах секвенирования геномных данных бактерий из открытых источников. Они далеко не первыми стали пожинать плоды от накопленной информации, они даже не были первыми, кто открыл принцип действия кластера CRISPR, однако именно Editas Medicine создали биотехнологический продукт. Сегодня это компания стоимостью более $1 млрд.

И это не единственный бизнес, который возникнет благодаря анализу уже существующих данных. Более того, нельзя сказать, что за такими данными стоит очередь – их уже гораздо больше, чем можно проанализировать, а будет ещё больше, ведь учёные не перестают секвенировать. К сожалению, методы анализа еще несовершенны, поэтому не всем удается превратить данные в многомиллиардный продукт. Но если мы прикинем скорость развития инструментов анализа (подсказка: она очень высокая), несложно понять, что в будущем компаний, заметивших в больших данных генома что-то интересное, станет гораздо больше.

Может ли Россия стать биотехнологической страной?

Основная проблема биотехнологий в России – это не запрет ГМО, как многим кажется, а большое количество всевозможных бюрократических барьеров. Этот факт отмечают и в правительстве. Но даже к барьерам можно приспособиться. Последние 26 лет мы развиваемся под прессом реформ, постоянной смены правил игры, а бизнесу нужна стабильность и уверенность в том, что не будет происходить никаких потрясений.

Если российским биотехнологиям не мешать, они начнут развиваться. Также хочется отметить, что необдуманное желание помогать, те самые непродуманные госинвестиции, на самом деле, приводят к противоположному результату – субсидирование приучает компании к тому, что они будут поддерживаться государством постоянно. Как показывает практика, компании на госинвестициях становятся не эффективными. Везде нужна здоровая конкуренция, поэтому первоначальные вклады должны идти даже не от государства, а от бизнеса, который должен чувствовать уверенность в завтрашнем дня, с чем у нас пока проблемы.

Самое правильное для государства – это инвестировать в создания оптимальной среды для биотеха. У нас есть и умы, и люди с энергией и желанием созидать – важно не дать этому желанию пропасть.

Сегодня биотехнологии находятся в фазе интенсивного роста, но уже можно представить вектор их развития. Ведь сам смысл технологий не изменится, как он не изменился после появления компьютера: его идея в 1951 году не особо отличалась от той, что стоит за современными компьютерами. Существенно отличается только функционал и производительность. То же самое произойдёт и с биотехнологиями, а драйвер их развития даже понятнее – это вечное желание людей быть здоровыми и жить долго, не соблюдая при этом всех сложных правил здорового образа жизни. Поэтому в самом ближайшем будущем нас ждёт расцвет биотехнологий, и в конечном счёте это прекрасные новости для всего человечества.

«Биотехнологии станут ключевой отраслью XXI века», — убеждена основательница новой компании «Twist Bioscience» (Сан-Франциско, США). Недавно учреждению выделили почти 31 млн. долларов на создание высокоэффективного автоматизированного устройства производить синтетическую ДНК. Оборудование по показателям эффективности должно превзойти современные аналоги в сто раз. В воплощении в жизнь задекларированного проекта особенно заинтересованы химическая промышленность, сельское хозяйство и фармацевтика.

Биотехнологии

Биологический материал, гены в частности, становятся коммерческим продуктом, который заказывают у специальных поставщиков. Несколько имеющихся высокотехнологичных компаний могут синтезировать практически любую комбинацию генов для удовлетворения любых потребностей клиента. Однако нынешнее состояние индустрии могут в корне изменить инновационные разработки калифорнийского стартапа «Twist Bioscience».

На прошлой неделе вновь компания рассказала об успешном привлечении 26 млн. долларов венчурных инвестиций для внедрения технологии генного синтеза. «Twist Bioscience» поддержало американское правительственное Агентство передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), заключив контракт, стоимостью почти 5 млн. долларов.

«Только за 10 месяцев мы собрали исследовательскую и управленческую команду высокого класса и создали прототип силиконовой пластины с 10 тыс. «гнезд», она необходима для производства синтетической ДНК, — сообщила Эмили Лепрус, генеральный директор учреждения. — Первые продукты и услуги мы предложим уже к концу 2015 года».

Будущий генный синтезатор будет величиной 1,8х1,8 м. Ключевой деталью, «сердцем» аппарата станет силиконовая пластина. Сначала на каждую машину будет приходиться по одной такой детали. Сегодня их изготавливают в основном из пластмассы в формате 8х12 см., на каждой из них — по 96 конусообразных гнезд. «Twist Bioscience» будут производить их из силикона и уменьшат до размеров почтовой марки. Более того, на каждом из так называемых ячеек разместят еще 96 аналогичных микроскопических деталей, то есть всего на одной плате будет насчитывать более 9 тыс. звеньев.

Читателю на заметку: Если вам нужен питомник деревьев и кустарников , то обращайтесь к специалистам на сайте zm-plants.ru. Уверен, вы останетесь довольны взаимовыгодным сотрудничеством!

По сравнению с современными образцами, оборудование «Twist Bioscience» будет производить генные материалы в сто раз эффективнее — причем, со значительно меньшей себестоимостью. «То, чем мы занимаемся, заключается в налаживании производственного процесса, с помощью которого можно быстро и дешево синтезировать большое количество генов очень высокого качества, — рассказала Эмили Лепрус. — Мы не стремимся к гламуру, нам нужна надежность».

Решение начать проект исследовательница приняла совместно с коллегами по цеху: Биллом Баньяи и Биллом Пеком. «Образовать 10 тыс. различных генов — одному не под силу. Времени на производство понадобится много. На создание полноценной ДНК уйдут недели или даже месяцы», — пояснила Лепруст.

Учитывая такие обстоятельства необходимым признали расширить возможности одновременного синтезирования генов; изготовить аппарат, управлявший бы перекачкой жидкости и другими технологическими процессами. Силиконовые пластины будут производить на том же оборудовании, что применяют в электронной промышленности; оно уже есть на рынке и стоит относительно недорого.

В планах на будущее: привлечь к работе 80 работников, в том числе специалистов по информатике, программной инженерии, химии, биохимии, маркетингу и т.п. Впереди работа над созданием генного синтезатора и программного обеспечения — они позволят полностью автоматизировать процесс генного производства.

В случае успеха «Twist Bioscience» может рассчитывать на клиентов из различных отраслей: химической, сельскохозяйственной, а также из сферы диагностики. Оборудование компании позволит получать генномодифицированных микробов, способных образовывать аммоний из азота, что находится в воздухе. Благодаря такой технологии отпадает необходимость удобрять поля. Новый генный синтезатор мог бы ускорить появление технологии изготовления пластмассы из биомассы, что существенно уменьшило бы потребность в нефти. И, кроме того, «Twist Bioscience» может упростить и удешевить вакцины и персонализированные медицинские препараты.

По мнению Эмили Лепрус, биотехнологии станут ключевой индустрией ХХ в., ведь с их помощью мир можно накормить, обеспечить энергией и оздоравливать. «Растения и микробы спасут мир. Именно от них мы будем получать еду и здоровье».

Вначале «Twist Bioscience» сосредоточит производство в Сан-Франциско, однако впоследствии планируют выйти на глобальный уровень и создать производственные центры в Европе и Азии.