Биотехнология и биоиндустрия на современном этапе
Биотехнологию (технологию живых систем) можно назвать самой модной
отраслью последнего десятилетия. Ее обороты растут, что отражается в
объемах инвестиций и числе вновь возникающих биотехнологических фирм. В
ежегодно составляемом журналом «Fortune» списке 100 самых динамичных
компаний мира очень много компаний, специализирующихся на
биотехнологиях. Но вложения в эту отрасль относятся к высокорисковым, и
за последние годы акции биотехнологические компаний переживали и
головокружительные взлеты котировок и падения.
Под биотехнологией понимают совокупность методов и приемов использования
живых организмов, биологических продуктов и биотехнических систем в
производственной сфере. Иными словами, биотехнология применяет
современные знания и технологии для изменения генетического материала
растений, животных и микробов, способствуя получению на этой основе
новых (зачастую принципиально новых) результатов. В литературе
достижения биотехнологии за последнее время часто называют
научно-техническим прорывом, биореволюцией, и это не преувеличение.
Можно согласиться и с теми учеными, которые, пусть несколько условно,
подразделяют биотехнологию на «старую» и «новую».
«Старая» биотехнология зародилась очень давно, на основе традиционных
микробиологических производств, в особенности бродильных. Процесс
сбраживания с помощью микроорганизмов при хлебопечении, виноделии,
пивоварении, сыроварении, получении сиропов, молочнокислых продуктов,
силосовании кормов был известен еще в древности. В XX в. биотехнология
получила дальнейшее развитие, преимущественно в недрах химической
промышленности, главным образом ее фармацевтической подотрасли
(производство антибиотиков и пр.).
«Новая» биотехнология – это типичное порождение НТР, вызванное к жизни
ее достижениями второй половины XX в. Она опирается на инновации и в
химических технике и технологиях, и в электронике, и в микробиологии, и
в биохимии, и в генетике, да и в других научных направлениях. В сферу
«новой» биотехнологии входит также генетическая и клеточная инженерия,
имеющая целью создание новых, высокоэффективных организмов с заранее
заданными свойствами путем непосредственного изменения генетической
системы тех или иных организмов.
Сферы применения биотехнологии ныне очерчены уже достаточно определенно.
В посвященном биотехнологии разделе принятой на Конференции в
Рио-де-Жанейро (1992) «Повестке дня на XXI век» названы десять таких
целей. Эконо-мико-географ Н.В.Алисов, один из немногих представителей
этой ветви географии, проявивших интерес к проблемам биотехнологии,
выделяет шесть главных областей ее применения.
Во-первых, это повышение продуктивности сельскохозяйственного
производства путем внедрения методов генной инженерии в растениеводство
и животноводство и защиты культурных растений и домашних животных от
болезней и вредителей.
Из методов генной инженерии в данном случае следует прежде всего назвать
клонирование (от греч. klon – ветвь, отпрыск), т. е. бесполое
размножение клеток растений и животных.
В 1990-е гг. произошел взрыв интереса к клонированию, который уже привел
к определенным практическим результатам. В 1997 г. весь мир облетела
весть о рождении в Шотландии первого клонированного млекопитающего –
овцы Долли. В 1998 г. в США методом клонирования был выведен теленок,
также явившийся полной копией матери. В том же году в Японии были
получены клонированные телята-двойняшки, и японские ученые объявили, что
в течение ближайших десяти лет в стране появится в продаже клонированная
говядина. Работы по трансплантации эмбрионов крупного рогатого скота
ведутся и в некоторых других странах. Одновременно продолжаются
исследования в области рекомбинации ДНК для модификации
сельскохозяйственных культур.
Болышое значение имеет также другое направление биотехнологии – защита
культурных растений от болезней и вредителей. Уже разработаны новые виды
биопестицидов, биофунгицидов и биоинсектицидов, безопасные для человека
и окружающей среды и избирательно действующие на сельскохозяйственные
культуры. То же относится и к биоудобрениям, созданным, например, с
помощью бактерий, улавливающих и усваивающих азот из воздуха. Благодаря
их применению усиливается сопротивление сельскохозяйственных культур
болезням и вредителям, что позволяет уменьшить потребности в химических
пестицидах. Одновременно ведутся работы, направленные на увеличение
почвенного плодородия и повышение степени усвоения растениями
питательных веществ.
Во-вторых, это расширение возможностей получения продуктов питания. В
этом случае имеется в виду расширение ассортимента и улучшение качества
продовольственных продуктов, а также удешевление исходного сырья,
используемого в пищевкусовой промышленности. Применение методов
биотехнологии позволяет лучше сбалансировать содержание в продуктах
питания белков, жиров и углеводов. Наиболее ярким примером такого рода
может служить изготовление глюкозно-фруктовых сиропов из
крахмалосодержащего сырья низкого качества, получившее уже довольно
широкое распространение.
При этом в оценках целесообразности и допустимости внедрения новых
продуктов Северная Америка и Западная Европа различаются довольно
сильно. В США и Канаде происходит быстрая коммерциализация
биотехнологических открытий, а доводы о необходимой предосторожности
чаще всего отвергаются со ссылкой на отсутствие этого принципа в
международном праве. В Западной Европе, напротив, делают акцент именно
на предосторожности, необходимости прохождения новыми продуктами и
добавками достаточного цикла экспертиз. Официальные власти и общества
потребителей настаивают там на обязательном включении в этикетки товаров
сведений об их генетической чистоте или о присутствии в них генетических
мутантов.
В-третьих, это увеличение энергетических ресурсов. Имеется в виду
использование микроорганизмов для получения энергии из биомассы, причем
как в газообразном (биогаз), так и в жидком (этиловый спирт) виде.
Развитие этого направления позволяет использовать огромные и все время
возобновляющиеся ресурсы биомассы, а также обеспечить дополнительные
меры по охране окружающей среды. Использование соответствующей техники
(биогенераторы) можно считать уже вполне освоенным делом.
В-четвертых, это разработка биотехнологическими методами полезных
ископаемых. Здесь имеется в виду подземное выщелачивание, уже
применяемое при разработке залежей меди и некоторых редких металлов.
Считается также, что с помощью микроорганизмов можно повысить пластовое
давление и тем самым увеличить отдачу нефтяных пластов.
В-пятых, это получение новых лекарственных средств для нужд медицины и
ветеринарии. Современной биотехнологией уже накоплен опыт в производстве
разного рода вакцин, антибиотиков, гормонов и т. п.
В-шестых, это защита окружающей среды биотехнологическими методами. В
данном случае имеются в виду промышленная бактериальная очистка сточных
вод, утилизация промышленных и коммунальных отходов, в том числе отходов
органической химии и мест утечки нефти и нефтепродуктов при помощи более
дешевых и эффективных, чем традиционные, методов.
В эпоху НТР на основе биотехнологии возникла и получила значительное
развитие биоиндустрия, которую приводят в качестве примера новейшего
инновационного производства, хотя в единую цельную отрасль она пока не
сложилась. Биоиндустрия стала одним из самых наукоемких и одновременно
капиталоемких направлений, обеспечивающих тесную связь науки и
производства, привлекающих не только крупный, но также мелкий и средний
бизнес.
Наибольшее развитие биоиндустрия получила в США, Японии, странах
Западной Европы. Эпицентр ее, можно сказать, находится в США, где
биоиндустрия, как и биотехнология, развивается преимущественно в сфере
частного бизнеса. Ныне в США насчитывается более 1500 биотехнологических
компаний с численностью занятых непосредственно в области биотехнологий,
превышающей 200 тыс., а вместе с косвенно занятыми в этой сфере –
500 тыс. человек. По сумме продаж первое место среди них с большим
отрывом занимают фармацевтические компании. При этом наибольшие успехи
достигнуты в производстве глюкозно-фруктовых сиропов, что позволяет
бороться с широко распространенным в стране диабетом и сократить
потребление сахара на душу населения.
Большое развитие биоиндустрия получила и в Японии, где она в гораздо
большей степени поддерживается государством. Продукцию биоиндустрии
используют здесь в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве, рыболовстве,
пищевкусовой промышленности (рисовая водка, пиво, вино, уксус, соевый
соус и др.), а также в энергетике и для охраны окружающей среды.
Примерно то же можно сказать и о Западной Европе, где по уровню развития
биоиндустрии выделяются Германия (здравоохранение, охрана окружающей
среды), Франция (фармацевтика, парфюмерия и косметика, пищевые продукты)
и Великобритания (лекарственные препараты, продукты питания). Из
развивающихся стран в этот перечень входят Бразилия (этиловый спирт) и
Аргентина (глюкозно-фруктовые сиропы). Особого упоминания заслуживают
также Китай и Индия, где действуют миллионы генераторов по производству
биогаза.
Нельзя не отметить и того, что развитие биотехнологии и биоиндустрии
породило ряд сложных проблем не только экономического, но и социального,
и морально-этического плана. В первую очередь это относится к генной
инженерии. Достаточно вспомнить, что после клонирования овцы Долли
вопрос об экспериментах подобного рода поднимали даже на заседании
Генеральной Ассамблеи ООН. В начале 2000 г. в Монреале представители
более 130 стран мира поставили свои подписи под специальным протоколом о
биологической безопасности в связи с выпуском генетически измененных
продуктов. Этот протокол дает странам право запрещать ввоз таких
продуктов и вводит судебную ответственность в тех случаях, когда их
потребление наносит вред людям или окружающей среде. А вопрос о
клонировании людей вообще рассматривается совершенно особо, вызывая
большие споры. Недавно папа римский в специальной энциклике осудил
клонирование человеческого эмбриона. За полный запрет клонирования
выступил президент США Дж. Буш. В Европе была принята специальная
Конвенция о биоэтике. Однако в некоторых странах (Италия) первые опыты
по клонированию человека уже проведены.
Россия в составе СССР добилась довольно значительных успехов на
некоторых направлениях биотехнологии и биоиндустрии. В стране было
создано крупное микробиологическое производство. Большое развитие
получила фармацевтическая промышленность. Генную инженерию использовали
в сельском хозяйстве и пищевкусовой промышленности. Но в 1990-х гг. все
эти отрасли и производства вступили в стадию резкого спада, что привело
к замещению значительной части отечественной продукции импортной.
Разработчиками и производителями России предлагается ряд новейших и
уникальных препаратов и технологий, не имеющих мировых аналогов. В
первую очередь это касается таких групп, как диагностические средства и
комплексы, плазменные и рекомбинантные препараты крови, биополимеры,
пробиотики, биологические удобрения и биопрепараты для ремедиации и
обезвреживания загрязнения. Сейчас доля России в мировом производстве
биотехнологической продукции составляет менее 1% или примерно 20–25
млрд. руб. Из них около 70% приходится на производство фармацевтических
средств.
Основные направления долгосрочного развития российской экономики до 2010
г. предусматривают повышение доли отечественного производства на рынке
биотехнологической продукции до 65–70%.
В 60-80-е гг. в бывшем СССР сельскохозяйственная микробиология
находилась на подъеме, по всей стране создавались производства
микробиологических препаратов.
Сейчас в России реализуются сразу несколько Федеральных целевых
программ: «Повышение плодородия почв России на 2002-2005 гг.», «Экология
и природные ресурсы России», «Основные направления агропродовольственной
политики правительства на 2001-2002 гг.», где определен перечень
критических технологий и обозначены первоочередные задачи государства в
области науки и технологий. В большинстве стран мира задачей обеспечения
национальной безопасности, является приоритет государственной политики.
Поэтому внедрение и широкое применение биотехнологий в агропромышленном
секторе экономики это один из значимых факторов достижения поставленных
целей и задач.
Например, проект «Биопрепараты в экотехнологиях АПК РФ 2003-2010 гг.»
компании «BISOLBI-INVEST», которая начинает инвестировать средства в
выращивание сельхозпродукции по современным агробиотехнологиям, с
применением микробиологических препаратов, тем самым, ориентируя
производителей на получение экологически чистых продуктов.
Реально оценивая тенденции изменения АПК России, Всероссийский НИИ
сельскохозяйственной микробиологии разработал для различных групп
сельскохозяйственных предприятий в рамках проекта «МИР БИСОЛБИ» серию
экологически ориентированных высокопродуктивных технологий с применением
микробиологических препаратов нового поколения для растениеводства,
животноводства и кормопроизводства. Их внедрением в различных секторах
АПК на региональном уровне занимается инновационная компания
«Бисолби-Интер», образованная при ВНИИСХМ и являющаяся членом
Международной федерации движений за органическое земледелие.
Рынок микробиологических препаратов постепенно расширяется, чему
способствует стабилизация экономики и сельхозпроизводства, усиление
экологического сознания населения, производителей, властей.
Увеличивается число потенциальных потребителей экологически чистого
продовольствия.
По результатам маркетинговых исследований компании «Abercade
Consulting», самым крупным потребителем биотехнологической продукции в
России остается фармацевтика. Общий объем рынка лекарств составил 2.5
млрд. долл., из которых 580 млн. долл. составляют биотехнологические
препараты и лишь 25–30% из этой суммы приходится на отечественную
продукцию. Именно в фармацевтическом направлении биотехнологий начался
приток инвестиций. АО «Биокад» при финансовом участии банка
«ЦентроКредит» достраивает фармацевтический завод, который будет
производить продукцию генной инженерии, в частности интерферон и
препараты–бактериофаги.
Экспертные оценки прогноза развития биотехнологии на ближайшие 5–10 лет
позволяют сделать следующие выводы по осуществлению инвестиционной
политики в биотехнологии в настоящее время. Особенно актуальна на данном
этапе организация производств только высокорентабельной продукции, на
которую сложился устойчивый платежеспособный спрос. С их учетом
приоритетными проектами для инвестирования являются производство:
– ферментных амилолитических препаратов для спиртной и пивоваренной
отраслей пищевой промышленности, производство протеолитических
ферментов, используемых при производстве синтетических моющих средств
«Bio» и других целей;
– комплексной переработки биомассы микроорганизмов для получения
препаратов белковой и нуклеотидной природы для медицины, пищевой
промышленности и др.
– ферментных препаратов для переработки отходов пищевой промышленности,
производств мяса, молока, спирта и др.
– медицинских и ветеринарных препаратов, в том числе для
диагностирования и лечения ряда тяжелых и инфекционных заболеваний;
– препаратов–пробиотиков типа бифидумбактерина и лактобактерина;
– кормовых добавок для животноводства, биологических средств защиты
растений;
– бактериальных удобрений, вермикультуры.
– препаратов для очистки и биоремедиации загрязненных почв, воды, для
организаций нефтедобывающего и нефтеперерабаты-вающего секторов.
Биотехнология в пищевой промышленности должна быть сориентирована на
создание новых видов пищи и пищевых добавок, а так же на улучшение
качества традиционных продуктов питания. Решить такую актуальную задачу,
как потребность в экологически чистых продуктах питания, позволяют
возможности биотехнологии. Биологические препараты в отличие от
химических обладают более ярко выраженной избирательностью действия и
признаны безвредными для человека, животных, птиц, рыб. Они быстро
разлагаются в почве и воде под действием солнечных лучей и не вызывают
эффекта привыкания к ним насекомых .
По прогнозам некоторых учёных, при данных темпах роста населения в
отдалённой, но вполне просматриваемой перспективе, человечество может
столкнуться с серьёзной проблемой нехватки пищевых ресурсов. То есть
может сложиться такая ситуация, когда даже многократное увеличение
поголовья скота и сельскохозяйственных площадей будет не в состоянии
обеспечить всех потребностей человечества в пище. Таким образом,
проблему нехватки пищевых ресурсов станет невозможно решить лишь
количественными методами. Биотехнологи, руководствуясь последними
достижениями в области генной инженерии, предлагают качественное решение
данной проблемы.
Помимо решения продовольственной проблемы перед пищевой промышленностью
стоит ряд других, не менее важных задач, решение которых возможно с
помощью биотехнологий уже применяемых и внедряемых в пищевой
промышленности.
Одной из таких задач является проблема контроля качества на разных
стадиях производства, начиная от сырья и заканчивая готовой продукцией.
В задачи служб контроля качества входит определение наличия примесей
микробиологического (патогенная микрофлора) и химического (токсичные и
вредные вещества) характера. Одним из главных требований к используемым
для решения этих задач тест-системам являются их точность, простота в
использовании и высокая скорость определения.
Потребность в биотехнологии на данном этапе определена требованием рынка
в существенном улучшении и изменении набора качеств продукции, улучшении
качества жизни и окружающей среды.
Литература
1.Данные сайта http://www.nauka.kz.
2. Данные сайта http://www.cnews.ru.
3. Данные сайта http://www.sunhome.ru.
4. Давиденко И., Кеспер Я. Ресурсы цивилизации. – М.: ЭКСПО, 2005.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
