Естественные науки, в частности биология, становятся все более конкретными. Исследования ученых не прячутся в многотомные фолианты на книжных полках, все чаще находятся прямые пути к их практической реализации.
Работа ученых-генетиков проводится также в рамках одной из насущных проблем сегодняшнего дня — «Человек и биосфера». Это продиктовано самой жизнью, ибо сейчас воздействие на природу приобретает размах, не имеющий прецедента в истории человечества.
Перед нами стоит злободневная проблема оптимизации взаимоотношений человека и биосферы, так как генетическое разнообразие последней уменьшается с каждым днем в самом прямом смысле — только за последние сто лет человеческая деятельность привела к тому, что «меч угрозы» повис над 25 тысячами видов высших растений и более чем тысячи видов позвоночных животных, на грани вымирания находятся более 100 пород домашних животных.
Однако нельзя сказать, что деятельность человека носит исключительно разрушительный характер. Посмотрите, сколько человек производит полезного — буквально во всех сферах, особенно в сфере компьютерных технологий и развития интернета. Благодаря хостингу сайтов, например, http://proweb.ua/, каждый день появляется больше сотни новых порталов, соцсетей, корпоративных и частных сайтов. И надо сказать, это только начало технологического прогресса.
Может ли человечество изменить положение? Управление системой «человек—природа» приобретает все более осознанный характер, становится объектом научно обоснованного воздействия.
Не боясь преувеличения, можно утверждать, что современная биология переживает революционный период. Из описательной она превратилась в экспериментальную, возникло целое направление — физико-химическая биология. Ученые расчленили целостный организм и изучают отдельные структурные элементы клетки.
Значительные успехи достигнуты в генетике. В практическом плане можно выделить три основные направления в применении этих достижений: медицина, селекция и охрана окружающей среды.
Уже почти «окружены» бактерии, вирусы и другие болезнетворные организмы. Теперь ученые намечают стратегию и тактику взаимоотношений с высшими организмами.
Более ста лет назад К. Мендель «посредством семян душистого горошка и обычной лопаты» открыл законы наследственности. А сегодня экспериментатор в пробирке создает искусственные генетические структуры: выделяет нужные гены из молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — носителя наследственности и затем собирает их в единую функционирующую систему. Число «работающих» генов у высших организмов достигает по крайней мере десятков тысяч, и все же ученые ведут свои исследования не вслепую. Это следует подчеркнуть — ведут исследования целенаправленно, по заранее разработанным программам. Вплоть до того, что уже научились отсекать от молекул ДНК определенные интересующие их участки и «сшивать» их снова, используя ферменты, созданные самой природой.
Мы присутствуем при необычайном расширении исследований в направлении генной инженерии — науки, которой несколько десятков лет. В прошлом человечество располагало только одним методом повышения продуктивности микроорганизмов — селекцией, отбором выгодных по свойствам мутантов. Сегодня же их можно «конструировать» по плану, вводя в микробную клетку чужие для нее гены. Такая рекомбинация осуществляется искусственным путем и приводит к резкому наследственному изменению. Клетка начинает производить несвойственный ей продукт.
Благодаря генной инженерии возникла даже новая технология — биологическая, которая выгодно отличается от всем нам привычной именно своей технологической простотой, меньшей энергоемкостью. Ее отходы более безопасны для окружающей среды, то есть мы имеем дело с экологически «чистой» технологией.
Отметим, что в основе сугубо практических вещей лежат фундаментальные научные работы. Биотехнология уже используется, к примеру, в получении кормовых белков для животных. Да и к привычным кормам целесообразно, как считают ученые, добавлять аминокислоты, которые можно получать микробиологическими методами. Всего лишь десятые доли процента лизина и треонина значительно увеличивают кормовую ценность зерна.
Еще одна важная цель генной инженерии — биологическая фиксация азота. Мы живем на дне воздушного океана, состоящего на 79 процентов из азота, и все более ощущаем нехватку белков, основным элементом структуры которых является азот. Так вот, если бы удалось создать бактерии, которые отдавали бы извлеченный ими из воздуха азот, и в то же время уживались бы со злаками, подсолнечником и другими сельскохозяйственными культурами, то это помогло бы значительно увеличить урожайность, сократив применение дорогостоящих минеральных удобрений.
С помощью генной инженерии появилась возможность уже сейчас создавать совершенно новые виды растений. С «конструированием» же сельскохозяйственных животных дело пока сложнее. Однако уже сделаны первые шаги по получению клонов млекопитающих (животных с одинаковыми генотипами). В перспективе это позволит революционизировать животноводство: скажем, корова-рекордистка, дающая 15 тысяч литров молока в год, может быть размножена (методом клонирования) в огромном количестве своих копий.