Биология. В 3-х томах. Т. 1

Бактерий можно использовать для создания новых способов получения многих важных для промышленности веществ, в том числе спиртов, кетонов, органических кислот, Сахаров и полимеров. Ферменты, выделенные из бактерий, можно применять для химической трансформации веществ, например для превращения метана в оксид этилена. Громадное преимущество процессов, контролируемых ферментами, заключается в возможности получить при обычных давлении и температуре те же результаты, что и на традиционных химических заводах, но с меньшими затратами и без большого риска, связанного с необходимостью поддерживать очень высокие давление и температуру.

Генетическая инженерия

Наши знания по вопросам генетики и молекулярной биологии растут с каждым днем. Это связано прежде всего с работами на микроорганизмах, и особенно на таких, как бактерия Escherichia coli. Термин "генетическая инженерия" вполне можно отнести и к такому издавна известному приему, как селекция, однако возник этот термин только в связи с появлением возможности проводить прямые манипуляции с индивидуальными генами. Стандартная процедура схематически представлена на рис. 2.12. Следует, правда, заметить, что эту схему можно понять, лишь имея некоторое представление и о ДНК, и о генетике (гл. 22 и 23).

Рис. 2.12. Схема опыта по генетической инженерии (в самых общих чертах). Вектором может быть не только плазмида, но и вирус, но в этом случае на конечных этапах происходит 'трансдукция', а не 'трансформация'

Одно из достижений генетической инженерии — это перенос генов, кодирующих синтез инсулина у человека, в клетки бактерий. С тех самых пор, как выяснилось, что причиной сахарного диабета является нехватка гормона инсулина, всем больным диабетом стали давать инсулин, который получали из поджелудочной железы после забоя животных. Инсулин — это белок, и поэтому было много споров о том, можно ли встроить гены этого белка в клетку бактерий и можно ли выращивать такие бактерии в промышленных масштабах, чтобы использовать их как намного более дешевый и более удобный источник гормона. Даже при удачном переносе генов существует одна скрытая трудность, которая связана с возможными различиями в механизмах регуляции синтеза белка у эукариот и прокариот. В настоящее время удалось успешно перенести гены человеческого инсулина и уже началось промышленное получение этого гормона.

Другим важным для человека белком является интерферон, который обычно образуется в ответ на вирусную инфекцию. Ген интерферона удалось перенести в клетки бактерий, и, заглядывая в будущее, можно, по-видимому, сказать, что бактерии будут широко применяться как "фабрики" для производства целого ряда таких продуктов эукариотических клеток, как гормоны, антибиотики, ферменты и вещества, необходимые в сельском хозяйстве. Возможно, что вместо бактерий можно использовать и дрожжи (эукариоты). Не исключено, что полезные гены прокариот удастся включить в клетки эукариот, например ввести гены азотфиксирующих бактерий в клетки полезных сельскохозяйственных растений. Это имело бы чрезвычайно большое значение для производства сельскохозяйственной продукции, так как позволило бы резко уменьшить или даже совсем обойтись без внесения в почву нитратных удобрений, на которые расходуются баснословные суммы денег и которыми загрязняются близлежащие реки и озера.

2.3.7. Биологический контроль

Определенные виды рода Bacillus (например, В. thuringiensis) заражают и вызывают гибель гусениц некоторых бабочек и личинок родственных им насекомых. На других животных и на растения такие бактерии не действуют. А это значит, что в нашем распоряжении имеется идеальное средство для борьбы со многими серьезными вредителями растений. Препараты таких бактерий используют для опыления посевов.

2.4. Бактерии, вредные для человека

Бактерии могут быть вредны для человека в двух случаях. Во-первых, если не принять особых мер, сапрофитные бактерии портят пищевые продукты; отсюда и множество различных и экономически невыгодных способов сохранения продуктов. Во-вторых, бактерии могут быть возбудителями болезней; это в большей степени касается животных, чем растений. Болеют и люди, и домашние животные, а время от времени страдают и посевы. Поскольку способы передачи инфекции наиболее распространенных бактериальных и вирусных заболеваний довольно сходны, эти болезни удобнее рассмотреть вместе (разд. 2.6).

К самым опасным заболеваниям животных относятся пищевые отравления свиней и домашней птицы, вызываемые сальмонеллами. Из бактериальных заболеваний растений можно упомянуть корончатые галлы плодовых растений и бактериальный ожог яблонь и груш (вызываемые соответственно Agrobacterium tumefaciens и Erwinia amylovorum).

2.5. Вирусы

2.5.1. Открытие