Текст книги "Вам жить в XXI веке"

Автор книги: Г.А. ЮРКИНА

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 12 страниц)

Annotation

Открывают сборник статьи крупных ученых нашей страны. Они знакомят читателей с прогнозами и свершениями и области науки и техники – готовят сегодняшних школьников к будущей работе и условиях научно-технического прогресса. Узнают читатели и о новых технологиях, созданных советскими специалистами и специалистами стран социалистического содружества. В книге также помещены очерки о выдающихся ученых прошлого – тех, кто заложил фундамент современной науки.

Составитель Г.А.ЮРКИНА

В сборнике использованы материалы из центральных газет и журналов. Печатаются с сокращениями.

ВАМ ЖИТЬ В XXI ВЕКЕ

ДОРОГОЙ ДРУГ!

Н. Г. Басов, академик

Ю. А. ОВЧИННИКОВ, академик

Е. П. ВЕЛИХОВ, академик

Б. Е. ПАТОН, академик

Ю. Н. ДЕНИСЮК

О. Г. МАКАРОВ, кандидат технических наук

О. Г. ГАЗЕНКО, академик

Н. Н. МОИСЕЕВ, академик

Е. М. СЕРГЕЕВ, академик

А. А. СОЗИНОВ, академик

Р. В. ПЕТРОВ, академик

С. Н. ФЕДОРОВ

В. Л. МАКАРОВ

Б. А. РЫБАКОВ, академик

Д. С. Лихачев, академик

ПЛАЗМА – ДРУГ ФРЕЗЕРОВЩИКА

ЛАЗЕР ПЛЮС ПЛАЗМА

САХАР ИЗ СОЛОМЫ

ЗАВОД, РАБОТАЮЩИЙ НА ОТХОДАХ

ТАКСИ НА БИОГАЗЕ

ЗА ДОЛЮ СЕКУНДЫ

ЗАКАЛКА В ПОЛИМЕРАХ

СИБИРСКАЯ ВИШНЯ

ОТОПЛЕНИЕ КИСЛОТОЙ

ИГРАТЬ И УЧИТЬСЯ

ЖИДКИЕ ЯБЛОКИ

ТЕПЕРЬ ОН ПОМОГАЕТ И СЕЙСМОЛОГАМ

ИЗ ОБЪЕМНЫХ БЛОКОВ

ЧТО ТАМ НА ГЛУБИНЕ?

ЭКОБРИКЕТЫ – РУКОТВОРНЫЕ ДРОВА

ФЕРРАЗОЛ – РАЗРУШИТЕЛЬ ПЛАСТМАСС

В ТРИ РАЗА ЛЕГЧЕ

ТКАНИ ЗАВТРАШНЕГО ДНЯ

СОВМЕЩЕНИЕ НЕСОВМЕСТИМОГО

ГИББЕРСИБ – ГИББЕРЕЛЛИН СИБИРСКИЙ

МОЛОТ-ИСПОЛИН

РОБОТЫ СТАНОВЯТСЯ «УМНЕЕ»

ГИБКИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

ПРЕОДОЛЕНИЕ НЕПРЕОДОЛИМОГО

АРХИМЕД

КЕПЛЕР

ГАЛИЛЕЙ

НЬЮТОН

ЛОМОНОСОВ

ЛОБАЧЕВСКИЙ

МЕНДЕЛЕЕВ

ПАСТЕР

МЕЧНИКОВ

ПАВЛОВ

ЛЕБЕДЕВ

БОР

ЦИОЛКОВСКИЙ

КОРОЛЕВ

КУРЧАТОВ

КЕЛДЫШ

Librs.net

Благодарим Вас за использование нашей библиотеки

Librs.net

.

ВАМ ЖИТЬ В XXI ВЕКЕ

ДОРОГОЙ ДРУГ!

Тебе и твоим сверстникам – тем, для кого предназначается эта книга, в 2000 году будет 25–30 лет, так что вам доведется участвовать в исполнении тех величественных задач, которые поставил перед советским народом XXVII съезд КПСС. И главная из этих задач – ускорение научно-технического прогресса, значение которого еще на заре Советской власти особо подчеркивал В. И. Ленин. «Чтобы строить коммунизм, – говорил тогда Владимир Ильич, – надо взять и технику, и науку и пустить ее в ход…»

Приводя эти ленинские слова в своем докладе на XXVII съезде КПСС, Председатель Совета Министров СССР Н. И. Рыжков ясно показал, что значит в современных условиях пустить в ход и технику, и науку. Это значит прежде всего уметь сосредоточивать усилия на приоритетных, решающих направлениях научно-технического прогресса; быстро и масштабно осваивать в производстве все передовое, что создано современной наукой; качественно преобразовывать производительные силы; разрабатывать и внедрять научно– технические новинки совместно с другими государствами социалистического содружества.

С чем же идет советская наука в XXI век? Какие открытия и какие направления представляются советским ученым самыми важными, ключевыми? Какие новинки, разработанные в СССР и социалистических странах, можно широко внедрять в производство? Какие профессии потребуются в 2000 году? Какими качествами и свойствами характера должен быть наделен настоящий ученый и инженер? К чему следует уже сейчас готовиться тебе, будущему специалисту? Кого из ученых прошлого следует брать себе в качестве примера для подражания?

На такие вопросы и призвана ответить эта книга. Она состоит из трех частей. В первой – «Свершения и прогнозы» – крупные советские ученые рассказывают о своей специальности; о месте и роли науки, которой они посвятили свою жизнь, в системе современных знаний; о самых важных и перспективных открытиях последних лет; о новых горизонтах, которые' открывает перед человечеством развитие науки и техники.

Вторая часть – «Ростки грядущего» – это сведения о новых технологиях, созданных специалистами СССР и государств социалистического содружества, широкое освоение которых в документах XXVII съезда названо «одним из важнейших направлений научно– технического прогресса». Детально разработанные, проверенные, доказавшие свою действенность, эти технологии в XXI веке преобразят производство, многократно повысят производительность труда.

И, наконец, третья часть – «Светочи знания» – очерки о выдающихся ученых прошлого, трудами которых заложен фундамент современной науки. Вчитываясь в жизнеописания этих естествоиспытателей, уясняя себе пути, которые привели их к великим открытиям, читатель сможет убедиться: чтобы стать настоящим ученым, мало одних только способностей, эрудиции, трудолюбия и даже таланта. Все эти качества аннулируются, если в основе отношения ученого к своей науке лежит эгоизм. «Деяние на благо народа есть благородная и возвышенная цель жизни на Земле, – пишет известный советский ученый и педагог профессор А. А. Космодемьянский. – Если человек живет только для себя, то он никому не нужен. Учись уважать творения предшествующих поколений и воспитывай дерзость мысли для новых открытий».

СВЕРШЕНИЯ И ПРОГНОЗЫ

Н. Г. Басов, академик

ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ НА ОСТРИЕ ЛУЧА

Николай Геннадиевич Басов, директор Физического института АН СССР, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Нобелевской премий, председатель правления общества" Знание», главный редактор журналов «Квантовая электроника» и «Природа».

Вот уже несколько десятилетий ученые всего мира бьются над решением проблемы управляемого термоядерного синтеза, обещающего навсегда избавить человечество от угрозы энергетического голода. В 1961 году советский физик Н. Г.Басов предложил новое направление в этой области – лазерный термоядерный синтез…

В сознании людей до сих пор термоядерный синтез отождествляется, к сожалению, с водородной бомбой – страшным по своей разрушительной силе оружием. Взрыв бомбы – неуправляемая смертоносная, огромного масштаба стихия из ударных волн, рентгеновского, нейтронного и гамма-излучения.

Здесь мне хотелось бы показать, что понятие «ядерная энергия» должно ассоциироваться не с военной угрозой, а с энергетическим изобилием.

Сейчас наиболее перспективной представляется ветвь атомной энергетики, связанная с реакторами на быстрых нейтронах, где идет деление дешевого изотопа урана-238, запасы которого достаточно велики. Однако и здесь имеется ряд трудностей, главная из которых заключается, на наш взгляд, в том, что такие реакторы работают в режиме расширенного воспроизводства плутония – основы ядерного оружия. Развитая на такой основе мировая энергетика ввести в международный оборот много сотен тонн плутония. Ясно, что возникающая при этом возможность его утечки не будет способствовать укреплению безопасности и предотвращению ядерной войны. Если удастся преодолеть эти и другие трудности, то урановая энергетика будет способна отодвинуть кризисные явления на 100 и более лет. Управляемый термоядерный синтез не только снимает опасность утечки плутония, но и решает проблему кардинальным образом, обеспечивая, по существу, «вечное» энергетическое изобилие.

К управлению термоядерным синтезом ученые разных стран идут двумя в значительной мере независимыми путями. Первый из них исторически связан с методом «медленного» нагрева плазмы определенной плотности, удерживаемой магнитным полем достаточно длительное время. Лидирующее положение в этой области, по общему мнению, принадлежит установкам типа «токамак». Другой путь – импульсные инерциальные системы, в которых реакцию слияния ядер тяжелых изотопов водорода вызывают излучением оптических квантовых генераторов (лазеров). Здесь ученые сосредоточили свой поиск на путях получения энергии термоядерного синтеза малыми порциями.

Что может произойти за одну миллиардную долю секунды? На первый взгляд кажется, что столь ничтожный по обычным нашим понятиям промежуток времени не может быть масштабом сколько-нибудь заметного явления. Однако именно в течение такого отрезка времени твердый шарик размером в несколько миллиметров и массой в несколько миллиграммов, состоящий из смеси дейтерия и трития, вспыхнет и исчезнет, оставив взамен себя миллиард джоулей энергии. Столь высокой энергоемкостью (около 100 млрд. Дж/г) как раз и обладает реакция термоядерного синтеза. Примерно такое же количество энергии выделяется при сжигании 30 л бензина или взрыве около 250 кг взрывчатки.

Однако ядра дейтерия и трития не вступают в реакцию синтеза сами по себе, так как при сближении этих ядер начинают действовать электрические силы отталкивания. Преодолеть такой энергетический барьер можно только одним способом – разогнать ядра до достаточно больших скоростей. Наиболее естественный и, пожалуй, единственно возможный в физике путь осуществить условие, позволяющее не отдельным, а многим ядрам вступать в реакцию синтеза, – получить нагретый до очень высоких температур (не менее 100 млн. °С) газ, состоящий из ядер дейтерия и трития. Получение такой плазмы и лежит в основе управляемого термоядерного синтеза.

Один из возможных путей решения этой задачи состоит в сферически-симметричном облучении твердых шариков из дейтериево-тритиевого льда короткими (примерно в одну миллиардную долю секунды) и мощными импульсами лазерного излучения. Образовавшийся в результате этого сгусток термоядерной плазмы успевает за ничтожное время своего существования сгореть в «термоядерном огне». Такой импульсный процесс по сути своей – термоядерный микровзрыв. Он и составляет основу лазерного направления в проблеме управляемого синтеза – так называемый лазерный термоядерный синтез, предложенный в Физическом институте имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР в 1963 году.

Нетрудно понять физический принцип использования лазеров для получения термоядерных микровзрывов. Наглядная сторона вопроса заключается в возможности фокусировать лазерный световой импульс на площадку очень малых размеров – порядка 100 мкм и меньше, что, в свою очередь, означает возможность вложить всю лазерную анергию в небольшие объемы вещества.

Высокая мощность лазеров обеспечивает мгновенный нагрев и сжатие малых порций термоядерного вещества. Этим и создаются условия для термоядерного микровзрыва. Возникающее под действием лазерного излучения давление в образующемся сгустке термоядерной плазмы достигает 10 10атм (всего в 10 раз меньше давления в недрах Солнца). Плотность горячей плазмы в момент, предшествующий термоядерному микровзрыву, может составлять 100 г/см 3.

Для эффективной термоядерной вспышки необходима, по современным представлениям, энергия лазера – 1-10 МДж при длительности лазерного импульса 1 не. Сама по себе названная величина энергии невелика и соответствует сгоранию 25-250 г. бензина. Однако такая энергия, сосредоточенная в узких лучах и выделяющаяся в течение столь короткого времени, оказывается способной дать человечеству свет и тепло на практически неограниченный срок.

В последние годы мы являемся свидетелями весьма бурного прогресса в решении проблемы лазерного термоядерного синтеза. В СССР, США, Франции, Японии и других странах введены в действие и строятся многоканальные лазерные комплексы с энергией излучения 10 4–10 5Дж. На этих установках уже зафиксированы плотности термоядерной плазмы 10–30 г/см 3, температуры в десятки миллионов градусов, а рекордное число образующихся нейтронов составляет 30 млрд. Сейчас задача состоят в том, чтобы достичь так называемого физического порога термоядерных реакций, то есть получить энергию, равную по величине энергии излучения лазера. Решение задачи означало бы возможность решающего перехода из области физических исследований в сферу инженерного конструирования. Для достижения этого порога выход нейтронов надо поднять до величины 10 16–10 17част. – имп. На первый взгляд может показаться, что мы еще очень далеки от цели. Однако физика термоядерного синтеза такова, что «дефицит» в 6–7 порядков по нейтронному выходу можно ликвидировать при увеличении массы, плотности и температуры мишени всего в несколько раз, для чего, как показывают расчеты, энергия падающего излучения должна быть многократно увеличена.

Лазерные «машины» с энергией 10 5Дж – это громадные, технически насыщенные сооружения, которые трудно сравнить с чем-либо. Однако они всего лишь инструменты для физических исследований. Основная проблема лазерного термоядерного синтеза заключается в настоящее время, с нашей точки зрения, в выборе типа лазера для демонстрационного эксперимента и разработки на этой основе коммерческой системы лазер – термоядерный реактор. Среди возможных вариантов рассматриваются мощные газовые лазеры на углекислом газе, так называемые эксимерные лазеры, например криптон-фторовый и некоторые другие. Параллельно разрабатываются проекты импульсных термоядерных реакторов – устройств, превращающих энергию термоядерного микровзрыва в удобный вид энергии, например в электричество.

Лазерный термоядерный реактор – это камера, стенки которой «собирают» энергию, полученную при микровзрыве, и преобразуют ее сначала в тепло, а затем в электричество. К сожалению, вряд ли кто возьмется сегодня назвать сроки практического использования результатов фундаментальных исследований. Однако существует весьма заманчивая возможность приблизить это время. Она связана с так называемыми гибридными реакторами, в которых одновременно используются реакции синтеза и деления.

Как работает такая установка? Сфокусированные на мишени лазерные пучки вызывают термоядерную вспышку. Возникает импульсный точечный источник нейтронов, поток которых обрушивается на урановую оболочку камеры. Под действием одного термоядерного нейтрона в естественном уране происходит одно деление и образуются три-четыре атома плутония. Накапливающийся со временем плутоний повышает размножающие свойства урановой оболочки так, что один нейтрон вызывает уже 10–20 делений при полной ядерной взрывобезопасности. При этом размеры взрывной камеры могут быть невелики – всего около метра. Весь цикл такого реактора – накопление плутония, достаточно полное (до 50 %) выжигание урана – удается провести примерно за 30 лет. Вследствие того, что плутоний вначале накапливается, а затем расходуется, удовлетворительные размножающие свойства поддерживаются в продолжение всего срока без извлечения тепловыделяющих элементов и иххимической переработки. Конечно, в гибридных реакторах утрачивается основное преимущество чисто термоядерных установок, однако намного проще решается проблема энергетического баланса. Вполне приемлемыми выглядят габариты станции, а ее строительство можно значительно ускорить по сравнению с чисто термоядерными. Гибридный реактор, занимающий промежуточное положение между стационарными ядерными реакторами и термоядерными системами, будет, подсей вероятности, первым этапом практического применения управляемого термоядерного синтеза.

Существуют и другие идеи, которые могут стать основой проектов импульсных термоядерных реактотывается ядерное топливо для атомных электростанций или химическое топливо, в частности, водород.

Преимущество термоядерной энергетики, основанной на лазерном синтезе, можно продемонстрировать на следующем примере. Обычная тепловая электростанция мощностью 1 млн. кВт потребляет в год 2,1 млн. т угля, атомная электростанция такой же мощности – 30 т урановой руды, а термоядерная электростанция – 600 кг термоядерного горючего.

Еще одно ее преимущество заключается в чрезвычайно низкой цене дейтериево-тритиевого топлива и в высоком качестве получаемой энергии. Так, возможность создания термоядерного реактора, работающего в режиме получения водорода, в принципе означает революцию в системе производства и снабжения энергией. Представьте себе тепловые электростанции, работающие на водородном топливе, автомобили, потребляющие вместо дорогостоящего бензина дешевый водород, «водородный», а не электрический утюг и т. д. При этом нет необходимости хранить водородное топливо в сосудах большой емкости, что связано с опасностью взрыва. Существующая в настоящее время технология изготовления сферических оболочек диаметром около 100 мкм и толщиной стенок в несколько микрометров (лазерных термоядерных мишеней) решает проблему взрывобезопасности при хранении и распределении водородной энергии. Прочность рассмотренных капсул такова, что газообразный водород можно хранить в них при давлении в сотни и тысячи атмосфер.

Таким образом, возможной конечной целью любой из мыслимых термоядерных разработок является создание проекта технически реализуемого, экономически рентабельного, безопасного для людей и окружающей среды источника энергии.

Овладение управляемым термоядерным синтезом создаст новые широкие возможности для развития человеческой цивилизации, исчезнет призрак энергетического голода. Человечество сможет вплотную заняться многими проблемами, решение которых сегодня тормозится вследствие нехватки энергии. Принципиально новая технология производства энергии не только повлечет за собой новую революцию в промышленном производстве, но и позволит резко поднять уровень повседневной жизни людей. Создание термоядерной энергетики ликвидирует реальную основу современной борьбы за энергию, лишит смысла военнополитические доктрины и концепции, ставящие во главу угла овладение энергетическим сырьем. Это создаст возможность значительно смягчить политический климат на нашей планете и тем самым ослабить нависшую над человечеством военную угрозу, создать более благоприятные условия для поступательного развития человеческой цивилизации.

Ю. А. ОВЧИННИКОВ, академик

БИОТЕХНОЛОГИЯ – ПРОМЫШЛЕННЫЙ ПЕРЕВОРОТ XXI ВЕКА

Юрий Анатольевич Овчинников, вице-президент АН СССР, директор Института биоорганической химии имени М. М. Шемякина, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премий, президент Федерации европейских биохимических обществ.

Проникновение во внутренние тайны живой клетки и расшифровка генетического кода в 50-х годах нашего столетия привели к стремительному развитию всех разделов физико-химической биологии, породили своеобразный биологический ренессанс. И уже сегодня в научных лабораториях сделаны такие открытия, которые в недалеком будущем могут привести к созданию новой обширной области промышленного производства – биотехнологии.

Я изучаю живой организм – значит, я биолог. Но главные процессы в организме основаны на физико-химических превращениях. Нет ни одного факта, который противоречил бы этому утверждению. Новая информация, поступающая в мозг, закрепляется благодаря синтезу химических соединений. Наследственная информация, которая передается от родителей к детям, записана химическим языком. Именно последовательностью нуклеотидов в генах (в блоках молекулы ДНК) и аминокислот в белках определяется строение и работа клеток, тканей, органов. Не зная молекулярных физико-химических основ, наука не может ответить на большинство вопросов, возникающих в процессе познания жизни.

В конце концов именно объединение специалистов, работающих в разных областях естествознания, и, как следствие, мощный поток открытий в области молекулярных, физико-химических основ жизнедеятельности привел к новому качественному скачку – рождению генетической инженерии. Манипулируя молекулами, как инженер деталями машин, современный биолог по заранее намеченному плану вводит новые гены в существующий наследственный аппарат, конструируя небывалые прежде живые системы.

Учась оперировать геном, человек обретает возможность направленно вмешиваться в течение внутриклеточных процессов, в механизмы их регуляции, исправлять дефекты, определяющие развитие патологии, усиливать бастионы самозащиты организма и, наконец, создавать организмы, необходимые сельскому хозяйству и медицине. Так становятся не только вполне реальными, но и вдохновляющими возможности практического применения фундаментальных биологических исследований. Так фундаментальная наука приближает еще одну индустриальную революцию, на сей раз связанную с биологией вообще и с биотехнологией в частности.

* * *

Человек исстари пользовался биологическими механизмами для своих нужд. Варил сыр, пек хлеб. Успехи физико-химической биологии наполнили понятие биотехнологии принципиально новым содержанием.

Современная биотехнология – комплексная, многопрофильная область научно-технического прогресса. Она включает в себя разнообразный микробиологический синтез, генетическую, в последние годы и клеточную инженерию, инженерную энзимологию – использование знаний условий и последовательности действия белковых ферментов в организме растений, животных и человека, в промышленных реакторах. Именно эти новые направления биотехнологии призваны способствовать решению насущных проблем медицины, сельского хозяйства, энергетики, наконец, охраны и рационального использования природных ресурсов.

Микроорганизмы, прежде всего бактерии и дрожжи, – наиболее мощные биологические агенты, которые может использовать человек в своих интересах. Они растут с большими скоростями, огромными темпами увеличивают биомассу, способны жить в экстремальных условиях (скажем, при температуре кипящей воды и выше) и утилизировать самые разнообразные вещества и материалы вплоть до металлов, многих пластмасс, целлюлозы, нефти и угля.

Микробиологическое производство требует сравнительно простых технологических решений и при широких масштабах в большинстве случаев оказывается рентабельным. Ныне таким путем получают кормовой белок и белково-витаминные концентраты для нужд сельского хозяйства во многих странах, причем научные основы такого производства в свое время были разработаны в Советском Союзе. Используя в качество сырья углеводороды нефти, спирт, природный газ, отходы сахарного производства, наша страна располагает самой мощной микробиологической промышленностью в мире и продолжает развивать ее высокими темпами.

Другие направления биотехнологии связаны с развитием генетической, а также клеточной инженерии, выросших на фундаменте знаний структуры и функций нуклеиновых кислот и белков и зависящих от дальнейшего роста этого «блока знаний».

* * *

Суть генетической инженерии – рассечение молекулы ДНК на отдельные фрагменты (это достигается с помощью ферментов), а затем их сборка, сшивка (также с помощью ферментов, только противоположного действия). Вся эта операция проводится с единственной целью: вставить в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов новый фрагмент – ген, отвечающий за производство необходимого нам белка, вместе с так называемыми регуляторами – участками, обеспечивающими активность «своего» гена. Такой гибрид – рекомбинантная ДНК в организмах, способных к быстрому размножению, например в дрожжах или в кишечной палочке, заставляет их наряду с традиционными веществами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности, производить чужеродный для них белок. Будучи чужеродным, а потому ненужным, этот белок выделяется во внешнюю среду, собирается и при необходимости дополнительно обрабатывается.

Способы получения гибридных (рекомбинантных) ДНК могут быть разными. Цель же у них одна: получать белки человека, растений или животных, необходимые в практической деятельности человека, прежде всего в медицине.

Один из важнейших таких белков – инсулин. Он вырабатывается поджелудочной железой и регулирует уровень сахара в крови. В клетках железы этот гормон существует в виде проинсулина (86 аминокислотных остатков) – своего неактивного предшественника, который становится активным при выходе в кровь. Недостаток инсулина в организме приводит к развитию тяжелого заболевания – сахарного диабета. Для борьбы с ним раньше использовали инсулин животного происхождения, однако в последние годы выяснилось, что большое число людей этот препарат не воспринимает. Лет двадцать назад удалось разработать способ химического синтеза инсулина, который в некоторых странах применяется в медицинской практике по сей день, несмотря на его очень высокую цену.

Более рентабельный путь получения инсулина, к тому же не химического, а естественного происхождения, дает генетическая инженерия. Сейчас с этой целью ученые используют сочетание двух подходов – генноинженерного с химико-ферментативным. Короткие синтетические фрагменты ДНК сшиваются ферментом – лигазой. Полученный ген вместе с регуляторными участками вводят в состав рекомбинантной ДНК бактериальных или дрожжевых клеток, и они вынуждены отныне продуцировать проинсулин. Технологическая задача промышленного получения инсулина решена.

Не менее важный объект генетической инженерии – интерферон. Основу этого соединения составляет белок, вырабатываемый клетками позвоночных в ответ на проникновение вирусов и защищающий от них клетки, а значит, и организм в целом. Интерферон видоспецифичен: каждый организм производит свой белок. Поэтому для лечения человека пригоден только интерферон человека, организм которого далеко не всегда способен к выделению должного количества интерферона нужной активности. Заманчивость помощи извне тем более понятна, что по некоторым (пока предварительным) сведениям интерферон – не только универсальное противовирусное средство. Он способен также эффективно помочь в борьбе против определенных форм рака – заболевания вирусогенетической природы.

Сегодня препарат интерферона получают из лейкоцитов донорской крови – основы не только очень дорогой, но и принципиально не способной удовлетворить потребности медицины в ценном белковом препарате. В поиске альтернативных путей получения интерферона ученые обратились к генетической инженерии. Программа создания штамма – продуцента интерферона – успешно завершена, получены первые партии промышленного интерферона, которые отданы медикам на испытание. В этой работе участвовало несколько институтов и производств Академии наук СССР.

Другой путь – химический синтез гена интерферона в сочетании с регуляторными участками, необходимыми для того, чтобы он работал в искусственной наследственной системе. Иными словами, надо собрать воедино самую большую из когда-либо синтезированных человеком органических молекул – 1200 нуклеотидов! Заманчивость задачи перевесила все сложности: за данный синтез взялись ученые и в США, и в Советском Союзе – в Институте биоорганической химии имени М. М. Шемякина АН СССР, Институте цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР, в институтах Главмикробиопрома. Работа была выполнена за несколько лет. А ведь еще совсем недавно это казалось совершенно нереальным, и ученые, отважившиеся на решение подобной задачи, воспринимались в лучшем случае как чудаки!

И еще один пример использования генетической инженерии для получения крайне необходимого медицине белка – соматотропина, или гормона роста. Его применяют для лечения карликовости, ожогов, костных переломов и т. д. Задача получения этого белка решена сотрудниками Института молекулярной биологии Академии наук СССР.

Надо ли говорить, что за словами «задача решена» стоят месяцы и годы труда большого коллектива, поиск оригинальных подходов к преодолению многих частных, хотя каждый раз принципиальных сложностей.

* * *

Если клетки высших организмов выращивать, как микроорганизмы, в искусственных условиях, они могут производить ценнейшие вещества живого организма, необходимые и в пищевой, и в парфюмерной промышленности. Например, в Институте физиологии растений имени К. А. Тимирязева АН СССР в содружестве с Главмикробиопромом разработан промышленный регламент получения настойки женьшеня из клеточной биомассы, выращенной таким способом. И если из корня растения, добытого старателями с плантаций, получают в год 200–250 килограммов ценного препарата, то уже за первый год промышленного производства было получено около 5 тонн экстракта женьшеня.

Растительная клетка обладает уникальным свойством – любая может дать начало целому растению. Это позволяет, используя клеточную селекцию и инженерию, конструировать новые – высокоурожайные и устойчивые к болезням, к неблагоприятным условиям среды – хозяйственные растения. Так ученые переходят от моно– к микроклональному размножению, благодаря которому выводят устойчивый к филлоксере гибридный сорт винограда, устойчивый к поражению вирусом гибридный сорт картофеля, гибриды сахарной свеклы, люцерны и других культурных растений. Та же технология используется и для создания межвидовых гибридов, например, картофеля с томатом.

Не менее значительны результаты и в работе с животными клетками – яйцеклетками крупного рогатого скота. Исследования в МГУ, институтах Академии наук СССР и особенно широко в институтах ВАСХНИЛ направлены на создание банков замороженных эмбрионов высокопородных животных с последующей их трансплантацией. Таков путь получения генетических копий выдающихся животных-рекордистов.

Наконец, новая биотехнология – это наша надежда в деле охраны природы и воспроизводства природных ресурсов. Запасы угля, нефти, природного газа, Сланцев не беспредельны, хотя с каждым десятилетием их используют все больше и больше. Сгорание этих органических соединений сопровождается загрязнением атмосферы углекислым и сернистым газами, проливающимися потом «кислыми» дождями, что «бьет» и по природе, и по климату, и по благополучию человека. Строительство гидроэлектростанций меняет гидрологический режим рек, отражается на продуктивности рыбного стада. Атомная энергетика ставит перед учеными необходимость разработки надежных и рентабельных способов обезвреживания и утилизации радиоактивных отходов и т. д. И выход я вижу в ускоренной разработке методов промышленного получения биоэнергии, опирающихся на уникальный, естественный для природы механизм трансформации и утилизации практически бесконечной солнечной энергии – фотосинтез.

Успехи физико-химической биологии способствовали детальному изучению молекулярных основ фотосинтетического аппарата высших растений, синезеленых водорослей, бактерий. Сегодня мы уже досконально знаем, как энергия Солнца трансформируется в поток электронов, в АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту) – эту универсальную энергетическую валюту живого, как и на каком этапе в процессе такой трансформации образуется водород – самое совершенное природное топливо.

Возникает заманчивая и вполне реальная задача – научиться останавливать фотосинтез на одном из этапов и в зависимости от «остановки» получать либо водород, либо поток «готового» электричества, либо богатую энергетической валютой биомассу. Основы таких будущих технологий отрабатываются сегодня в лабораториях биологов. И как только удастся найти способы длительного сохранения работоспособности разделенного на отдельные структуры фотосинтетического аппарата, человек начнет получать энергию в количестве, которое сегодня производит и потребляет страна в целом, с площади в несколько десятков квадратных километров пустыни или полупустыни.