Интернет: Заметки научного сотрудника

И вот так я мучился добрых полтора часа. Мысль все время ускользала, приходилось напряженно за нее хвататься. Говорю, а передо мной все время ментальная стена, и что за ней – догадываешься, только когда очередную фразу произнесешь. Вот так, перебежками, и прочитал вторую половину лекции. Закончил – весь мокрый от напряжения. Никогда такого не бывало. Ни до, ни, должен сказать, после. Урок свой я вынес.

28. Целлюлоза и ее ферментативный гидролиз. Биотехнология целлюлозы

Началась эта история во время Второй мировой войны. Американские войска, базировавшиеся на тихоокеанских островах Юго-Восточной Азии, неожиданно подверглись нападению невидимого противника. Потерь в живой силе не было, но обмундирование, палатки, гаражные тенты, брезентовые ремни и патронташи, пилотки и прочие хлопковые и хлопчатобумажные изделия стали рассыпаться в труху. Командование посылало конвой за конвоем с новым обмундированием, но его хватало ненадолго. Сначала заподозрили японцев, но это было бы слишком невероятно. Армия забила тревогу, и на острова направили специалистов-ученых, чтобы разобраться в ситуации. Те разобрались.

Оказалось, во всем виноваты микроорганизмы, разрушающие целлюлозу. А поскольку целлюлоза и есть главная (и практически единственная) составляющая хлопка, то те же микроорганизмы и разрушали хлопковые изделия. Эти микроорганизмы были известны с конца XIX века, но никто не наблюдал столь активных микробов, которые уничтожали целлюлозу буквально на глазах. Именно такие микробы, как выяснилось, широко распространены во влажном тропическом климате Юго-Восточной Азии. Было создано несколько армейских лабораторий, перед которыми поставили задачу – детально исследовать причины разложения целлюлозы, идентифицировать наиболее активные микроорганизмы, выявить способ их действия и найти эффективное «противоядие».

За несколько лет эти армейские лаборатории США изучили свыше 10 тысяч разных микроорганизмов. Масштабы этой работы можно представить, если понять, что пробу каждого микрорганизма наносили на полоску хлопкового материала, выращивали, повторяли для разных количеств нанесенного микрорганизма и тестировали каждую из десятков тысяч этих полосок на потерю прочности. Таким образом нашли самый разрушительный микроорганизм из группы «целлюлолитических», то есть «растворяющих целлюлозу». Он получил соответствующее латинское название, Trichoderma viride, где «триходерма» идентифицирует семейство микробов, а «вириде» – его конкретный представитель.

Потом эти армейские лаборатории свели в одну, которая была переведена в городок Нейтик штата Массачусетс, в составе Армейского исследовательского центра, который там, в Нейтике, и находится по сей день. А микроб был переименован в честь Элвина Риза, руководителя этих исследований на протяжении более 40 лет и моего хорошего приятеля. К сожалению, Элвин умер пятнадцать лет назад в возрасте хорошо за восемьдесят. Но даже будучи за восемьдесят он продолжал неплохо играть в пинг-понг и очень расстраивался, когда мне проигрывал. Но зато он гораздо лучше меня ходил на ходулях, которые держал в гараже. А микроб теперь называется Trichoderma reesei.

Несколько слов о том, как устроена целлюлоза. Это почти бесконечно длинные цепи глюкозы, упакованные в столь же длинные продольные связки. Поэтому целлюлозные – и хлопковые – волокна такие прочные. Помните притчу про отца, который показывал сыновьям, что отдельные прутики сломать легко, но прутики в связке сломать гораздо труднее? Так вот, когда связка состоит из тысяч прутиков, то сломать ее почти невозможно. Это – хлопок. Можно разорвать, но с большим трудом. Более того, целлюлозные волокна в связке упакованы так плотно, что образуют почти идеально упорядоченную, то есть кристаллическую, структуру. Хлопковое волокно на 94–96 процентов является кристаллическим образованием. Потому и такое прочное.

Как же целлюлолитические микроорганизмы разрушают целлюлозу? Этот вопрос можно задать по-другому: куда деваются деревья, когда они стареют и в итоге падают? Дерево в лесу упало, прошли годы, десятилетия – куда оно делось? Если бы никуда не делось, мы за тысячи и миллионы лет были бы завалены деревьями «до небес».