Биотехнология: что это такое?

Полвека назад известный советский ученый А. З. Юровский выдвинул оригинальную идею использования метанокислящих бактерий для снижения концентрации этого чрезвычайно взрывоопасного газа в выработанных пространствах угольных шахт. Однако практическая ее реализация отодвинулась еще на три десятилетия. И только в конце 60-х — начале 70-х годов ученые Московского горного института, академического института биохимии и физиологии микроорганизмов в Пущине и биотехнологи института синтеза белковых веществ (ВНИИсинтезбелок) тогдашнего Главного управления микробиологической промышленности при Совете Министров СССР смогли предложить горнодобывающей индустрии страны не только высокорезультативную технологию использования микроорганизмов для снижения метанообильности угольных пластов (до начала добычи), но и технологию, поддающуюся регулированию.

Объяснить столь большой разрыв между рождением идеи и ее практическим внедрением несложно: жизненной необходимостью она стала только с появлением глубоких и сверхглубоких шахт, в которых взрывоопасность значительно повышена. Была и вторая причина, по которой внедрение шло крайне медленно. Академик М. В. Иванов, чей доклад «Микробиологические методы борьбы с метаном в угольных шахтах» был заслушан в прошлом году на президиуме АН СССР, объясняет ее так: «…когда мы только начинали работу с метанокисляющими бактериями, особенности их физиологии были известны несравненно хуже, чем сегодня. Поэтому исследования проводились сразу в нескольких направлениях. В то время в нашей стране не только отсутствовали чистые культуры этих бактерий, без которых принципиально невозможно изучать фундаментальные вопросы физиологии микроорганизмов, но и бытовало мнение, что чистые культуры метанокисляющих бактерий невозможно получить. Считалось, что процесс микробного метанокисления может проходить только в смешанных популяциях микроорганизмов. Практически ничего не было известно о распространении микроорганизмов в угольных шахтах и о влиянии вещественного и химического состава разных углей на микроорганизмы».

Сегодня многие из этих серьезнейших проблем уже решены. Многие, но, к сожалению, не все. И хотя обработка угольных пластов и выработанных пространств суспензией с метанокисляющими бактериями в состоянии вдвое снизить загазованность в шахтах, этот метод борьбы с внезапными выбросами угля, газа и породы никак нельзя считать панацеей от подобного рода бедствий.

Проблема метаноподавления в угольных шахтах с помощью микроорганизмов еще далека от своего решения, считает академик АН УССР В. Н. Потураев. Например, мы еще до сих пор не умеем выращивать бактерии непосредственно в угольных шахтах на основе выделяющегося из горных выработок метана, что приводит к необходимости доставлять их со специализированных микробиологических предприятий. Между тем в процессе транспортировки бактерии стареют и теряют свои свойства. Необходимо разработать методы, позволяющие при дегазации угольных пластов шахт создавать кустовые установки или цеха, которые снабжали бы биомассой если не весь угольный бассейн, то хотя бы группу шахт. Надо также разработать способы хранения и накопления метанокисляющих бактерий, чтобы всегда иметь их в достаточном количестве для использования в шахтах.

И чем быстрее будут решены эти задачи, тем больше выиграет от этого государство. А сбереженные средства, которые сегодня тратятся на профилактические работы по предупреждению выбросов, пойдут на строительство профилакториев, больниц, жилых домов и школ. Тем более что во многих странах мира, начавших работать над той же проблемой гораздо позже нас, уже имеются солидные достижения. Так, например, в Индии с помощью методов генетической инженерии недавно получен высокопродуктивный штамм метанокисляющих бактерий. Через стометровые скважины, пробуренные в угольных пластах, раствор, содержащий микроорганизмы, закачивается в шахту. Бактерии, проникнув через поры в угле в толщу пласта, тотчас приступают к утилизации газа. А в результате концентрация рудничного газа (так обычно шахтеры называют метан) снижается почти вдвое.

…Бороздят океанские воды, опускаются в глубь пучин исследовательские аппараты, заглядывают в извергающие лаву жерла вулканологи, идут кромешной мглой пещер спелеологи — и, к своему великому удивлению и радости, выясняют, что жизнь кипит повсюду. То творят чудеса крохотные обитатели нашей планеты, невидимые, столетиями не обнаруживаемые, всегда и всюду соседствующие с нами.

— Невероятно, — говорят одни исследователи, обнаружив бактерии в горячих серных источниках.

— Такого не может быть, — дивятся другие, разглядывая в микроскоп живую бактериальную клетку в капле соляной кислоты.

— Непостижимо, — вторят им третьи, ведущие наблюдения за деятельностью «белых» и «черных» курильщиков — термальных источников — на океанском дне, — жизнь кипит там, где должно быть мертвой зоне.