Текст книги "Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции"

Экзоны представляют собой работоспособные участки ДНК, которые по характеру своего действия многофункциональны. Они могут кооперироваться между собой в различных сочетаниях, вследствие чего один и тот же ген может осуществлять синтез большого разнообразия белков, отличающихся друг от друга аминокислотными последовательностями. Один ген может кодировать до 40000 функционально разных белков.

Вся эта сложность определяется тем, что молекулы ДНК, упакованные в хромосомах, представляют собой не более чем куски материи, структурно пригодные для записи наследственной информации. Видоспецифические организации геномов, их смысловые участки – гены и их экзоны – образуются исторически и поддерживаются в относительном постоянстве, постоянно активируясь биологической работой вида.

Геном – это генетический паспорт вида, записанный в 3,5 млрд. оснований. «Последовательности ДНК человека идентичны между собой на 98,8 %, однако, оставшиеся 0,2 % генома человека характеризуются значительной вариабельностью», – отмечают авторы фундаментального российского учебника по генетике (Генетика. Учебник для вузов. Под ред. акад. РАМН В.И. Иванова – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006 – 638 с., с. 342). По-видимому, и человек, и каждый вид живых организмов на Земле с течением времени изменяется в пределах подобной вариабельности.

Один геном человека отличается от другого всего лишь одним основанием на каждые 1200–1500 оснований. Столь же незначительно отличаются друг от друга геномы представителей других видов животных организмов. Причины генетических вариаций в геноме подразделяются на мутации и проявления полиморфизма.

Около 90 % вариаций в геноме человека составляют очень мелкие проявления полиморфизма, размером всего лишь в один нуклеотид. Понятно, что при такой незначительности вариабельных изменений генома в рамках чисто генетических отклонений вид может сохранять своё постоянство сколь угодно долго. Это обстоятельство подкрепляет нашу убеждённость в том, что крупномасштабные трансформации видов, обеспечивающие фундаментальные изменения их геномов, могут происходить только при коренных изменениях характера и содержания биологической работы в новых исторических условиях существования видов.

Наряду с геномикой – наукой о геноме и одновременно методологией расшифровки генома, определения его структурно-функциональных особенностей и их применения в медицине в настоящее время активно развивается протеомика – наука о наборах белков, экспрессируемых геномом и одновременно методология определения функций, структуры и действия тех или иных белков. Протеомика стремится «определить все белки, синтезируемые в клетке, выяснить их строение, количество, локализацию, модификации и механизмы взаимодействия» (Там же, с. 363).

Предмет изучения протеомики – протеом – полный набор протеинов (т. е. белков, которые продуцируются генами генома и разновидностей которых в современной науке уже открыто около 500000). Функционирование генома раскрывается через протеомику, и наоборот. В этом выражается их глубинная взаимосвязь.

XXI век в истории человечества начался с расшифровки генома. Мы верим, что он продолжится усовершенствованием жизни.

Под биотехнологией в наше время понимают совокупность технологических процессов с использованием биологических систем, включая живые организмы, компоненты живой клетки и продукты её жизнедеятельности – ферменты и гены.

Развитие современной биотехнологии, начавшееся в 70-е годы XX века, открывает волнующие, поражающие воображение перспективы – от выращивания технических устройств и неистощимых ресурсов и до создания биороботов и живых существ с заранее заданными свойствами. Соответственно биотехнология – это реальная перспектива творческой эволюции.

Биотехнология – это также сфера знаний. Это междисциплинарная сфера знаний, опирающаяся на достижения генетики, микробиологии, биохимии, биофизики, бактериологии, вирусологии, иммунологии, технических наук и электроники. Она включает также генную инженерию и использует полученные в ней знания для развития теории биотехнологических процессов и практики их использования в современном производстве.

Биотехнология как сфера производства входит в число наукоёмких высоких технологий, составляющих технологическую основу современной инновационной экономики. Биотехнология базируется на системе методов, позволяющих целенаправленно изменять структуры ДНК различных живых организмов и формировать из них мобилизационные структуры для получения полезных человеку продуктов производства.

По своим особенностям и характеру производственных циклов биотехнологические производства близки к химическим. История использования человеком отдельных биотехнологических процессов начинается ещё с эпохи неолита и продолжается с эпохи древних цивилизаций. Ещё не имея ни малейшего представления о сущности используемых ими процессов, люди чисто практическим путём находили способы получения необходимых им продуктов. Так шаг за шагом формировались технологические процессы виноделия, пивоварения, хлебопечения, получения уксуса, кисломолочных продуктов, сыра, обработки кож, растительных волокон, приготовления растительных лекарств, ядов и т. д.

В 1891 г. В США японский биохимик Дз. Такамине разработал метод применения диастазы для получения сахарозы из растительных отходов и получил первый патент на использование в промышленности ферментного препарата, каковым являлась диастаза. Сам термин «биотехнология» впервые предложил венгерский инженер Карл Эреки в 1917 г.

Уже в начале XX века некоторые ферменты использовались в текстильной промышленности, широко распространилось бродильное производство. Создание биохимии позволило в первые десятилетия XX века усовершенствовать технологии хлебопечения, виноделия, пивоварения и других отраслей промышленности, требующих использования «живой химии».

Путь от биохимии к биотехнологиям пролегал через изобретение и производство антибиотиков в 40-е – 50-е годы XX века. После своего изобретения в 1940 г. антибиотики способствовали выздоровлению миллионов раненых солдат и больных инфекционными заболеваниями. В основе действия антибиотиков лежало свойство плесневых грибков подавлять жизнедеятельность бактерий. Кроме плесневых грибков для той же цели в настоящее время используются нитевидные бактерии – актиномицеты и спорообразующие бактерии.

К сожалению, эффективность использования антибиотиков не столь высока, как ожидалось в середине XX века, когда их считали чудодейственным средством и верили в их способность избавить человечество от инфекционных заболеваний. И дело не только в том, что болезнетворные микроорганизмы образуют штаммы и клоны, резистентные к антибиотикам, вследствие чего вновь потрясают скученное население опасными эпидемиями.

Главная проблема применения антибиотиков заключается в том, что падение иммунитета у людей, живущих в тепличных условиях и ведущих нездоровый образ жизни только усугубляется неумеренным потреблением антибиотиков, поскольку организм отучается совершать необходимую биологическую работу по самостоятельному подавлению инфекций, вследствие чего самые безобидные микроорганизмы могут стать опасными. Это не что иное, как эволюционно обусловленная расплата за то, что люди лишь пользуются достижениями науки, не принимая в то же время научно обоснованного здорового образа жизни, при котором в конечном счёте отпадает нужда в антибиотиках.

Потребность в производстве антибиотиков вызвала к жизни необходимость решения целого ряда научных и практических проблем биотехнологического характера, включая выращивание микроорганизмов, снижение издержек, повышение выхода готового продукта для удовлетворения массового спроса и т. д.

С открытием в 1953 г. Двойной спирали ДНК и последующей расшифровкой генетического кода были заложены предпосылки для возникновения генной инженерии, развитие которой начинается в 70-е годы XX века и образует важнейшую составную часть и основу развития современной биотехнологии. Последняя подразделяется на промышленную, аграрную и медицинскую, а также включает биоэнергетику, биогидрометаллургию, экологическую и космическую биотехнологию.

Промышленная биотехнология занята, прежде всего, производством ферментов. Изготавливаются ферменты и ферментные препараты для фармацевтической, пищевой, текстильной и кожевенной промышленности, для производства стиральных порошков, пива, спирта и других продуктов. Продуктами биотехнологии являются также человеческие гормоны – инсулин, интерферон, гормон роста и др.

Биотехнология является основой выработки самых различных лекарственных средств, пищевых добавок, вакцин, диагностических средств, средств для очистки окружающей среды. В промышленной биотехнологии эксплуатируется естественная потребность клеток живых организмов, и прежде всего клеточных ядер, служить своеобразными фабриками химических веществ для обеспечения собственной жизнедеятельности и размножения.

Но эксплуатация живых клеток для осуществления человеческих целей имеет целый ряд жёстких ограничений, обусловленных миллиардами лет естественной эволюции. Живые клетки, как правило, имеют миниатюрные размеры и крайне экономны как в потреблении энергии, так и в выходе конечного продукта. Выход конечного продукты клеточной фабрики ограничен потребностями самой фабрики, человеческие же производства нуждаются в промышленных масштабах получения экономически рентабельных продуктов.

Так возникает потребность в искусственном преобразовании результатов эволюции, в своего рода искусственной эволюции. Биотехнологический путь эволюции короток, быстр и связан с насилием над природой. Но это только начало более длительного пути, идя по которому люди когда-нибудь обретут способность творить эволюцию, совершенствовать естественные эволюционные процессы.

Чтобы заставить микроорганизмы вступить на внеэволюционный путь эволюции и выполнять биологическую работу не для оптимизации собственной жизнедеятельности, а для нужд и потребностей человека, люди подвергают клеточные структуры различным целенаправленным воздействиям, стремясь достигнуть их сильно изменённых состояний, далёких от равновесия.

Прежде всего используется погружение клеток в экстремальные условия – с высокой температурой, содержанием различных реагентов и даже ядов. Часто применяются спонтанные или вынужденные, индуцированные мутации. Находят применение и методы искусственной рекомбинации ДНК. Всё это подкрепляется и поддерживается искусственным отбором наиболее перспективных штаммов. Выведение штаммов, но не видов – вот удел искусственной эволюции.

Но искусственный отбор образовывал породы одомашниваемых животных и растений уже тысячи или даже тысяч лет назад. Конечно, в древние эпохи люди действовали наугад и не имели никакого представления о тех структурах, под действием которых происходят вызываемые ими изменения. Но они уже тогда коренным образом изменяли характер и содержание биологической работы приручаемых пород животных и растений тем, что брали на себя труд по их прокорму и подбору пар для скрещивания.

Конечно, манипуляция генетическими структурами в рамках биоинженерии открывает совершенно новые возможности для искусственной эволюции и её промышленного биотехнологического использования. Искусственная эволюция имеет свои преимущества перед естественной эволюцией, которая имела в запасе тысячи или даже миллионы лет для усовершенствования своих произведений на основе естественного отбора и естественной биологической работы.

Люди могут теперь создавать своей биологической работой новые белки с аминокислотными последовательностями, которые ранее никогда не существовали в природе. Значит, они находятся на пороге возникновения творческой эволюции, способной создавать виды животных и растений с заранее заданными свойствами, а в конечном счёте даже совершенствовать генетическую природу самого человека.

Но порог этот гораздо выше, чем полагают геноцентристы, создавшие и отстаивающие геноцентрическую теорию эволюции. Естественная эволюция не шла по пути экспериментов по прямому изменению геномов трансформируемых видов, которые затем поддерживались или не поддерживались отбором. Напротив, эксперименты шли по линии пришлифовки геномов к образу жизни и биологической работе организмов в трансформировавшейся природной среде.

Если бы это было не так, биотехнология вряд ли могла бы увеличить выход ферментов, изменяя, например, температурный режим существования микроорганизмов. Любые организмы предрасположены к изменению в определённом направлении своих белковых структур под действием изменённой среды, поскольку изменяется характер и содержание выполняемой организмами биологической работы. Но для того, чтобы эти изменения повлияли на копировальную функцию генетических структур, необходимо соответствующее изменение биологической работы генов, то есть мобилизационных структур наследственности, приводящее к перестройке генома.

Вид вообще есть способ биологической работы, а не геноцентрическое образование или изобретение. Виды вырабатываются, а не появляются случайно в виде удачной комбинации генов. Чтобы создать новый вид, нужно не просто сконструировать новый жизнеспособный геном, нужно научить носителей этого генома жить по-другому. А главное, колоссальная сложность геномов многоклеточных организмов, сформированных в ходе биологической работы огромного числа поколений, не позволяет конструировать жизнеспособные геномы при помощи манипуляций с генетическими структурами, ибо любое существенное изменение одного из элементов нарушит взаимосвязи всей скоординированной системы и сделает её непригодной к биологической работе для выживания.

В чисто производственном отношении биотехнология очень мало отличается от технологий химической промышленности. Большое количество живых, но специально приготовленных к биосинтезу клеток погружается в ёмкости для протекания биохимических процессов, которые получили название биореакторов. В биореакторах может также осуществляться взаимодействие уже готовых ферментов с химическими реагентами.

В большинстве случаев реакции протекают в водной среде. Живые клетки очень уязвимы по отношению к разнообразным загрязнениям и нарушениям режимов поступления тепла, кислорода и питательных веществ. Эффективность работы ферментов может быть существенно повышена использованием органических растворителей. Выведение популяций клеток, устойчивых к органическим растворителям, позволило производить ферменты, разрушающиеся от этих растворителей, в неводной среде. Тем самым был осуществлён выход биотехнологических организмов из водной среды на сушу. Эволюция повторяется и в большом, и в малом.

Сельскохозяйственная биотехнология вселяет надежду на избавление производства продуктов питания человека от тех негативных последствий, которые принесла химизация сельского хозяйства, обеспечившая гигантский рост выхода продукции агрокомплекса при ужасающем загрязнении природной среды и химическом загрязнении питания человека.

Нитраты и ядохимикаты, пестициды и инсектициды, минеральные удобрения отравили и продолжают отравлять не только окружающую среду, но и саму человеческую жизнь. Они губительно действуют на внутреннюю среду организма человека, вызывают разнообразные болезни, которые люди подавляют, глотая огромное количество лекарств, то есть дополнительно отравляя себя продуктами фармацевтической химии.

Современные средства агробиотехнологии, несмотря на их всё ещё не слишком продвинутый характер и отсутствие абсолютных гарантий безопасности при использовании мутантных микроорганизмов и прочих генетических «монстров», всё же позволяют добиваться экономической эффективности со значительно меньшими издержками для природы и человека, чем средства агрохимии.

Арсенал биотехнологических методов и средств, применяемых в сельскохозяйственном производстве, широк и многообразен. К ним относятся средства защиты растений, методы восстановления плодородия почв, борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, изготовления ферментов для кормопроизводства и кормов для сельскохозяйственных животных и т. д.

Перспективной сферой агротехнологии является создание новых сортов сельскохозяйственных растений с такими свойствами, которых невозможно достигнуть средствами обычной селекции. К таким свойствам относится высокая продуктивность, морозоустойчивость, засухоустойчивость, способность к накоплению витаминов, других полезных веществ и т. д.

Одним из примеров успешного применения биотехнологии и генной инженерии к усовершенствованию сельскохозяйственных растений является так называемый золотой рис – сорт риса, насыщенный бета-каротином, вследствие чего его зёрна сменили обычный белый цвет на золотистый. Насыщенность каротином способна предохранять людей, постоянно потребляющих рис в Восточной и Юго-Восточной Азии, где этот продукт является основой питания, от тяжелейшей формы авитаминоза (болезнь бери-бери).

Золотой рис был создан путём комбинации генов нескольких неродственных видов. Эти гены кодировали не непосредственно бета-каротин, а лишь некоторые промежуточные соединения при его образовании. Приведя эти гены во взаимодействие в геноме риса, учёные получили зёрна, наполненные витамином.

Совершенствуются биотехнологические способы производства пищевых продуктов из растительного и животного сырья, за которыми прослеживается перспектива создания в пищевой промышленности или выращивания в сельскохозяйственном производстве различных вариантов искусственной пищи. Искусственная икра и соевое мясо – наиболее известные примеры биотехнологических продуктов питания.

В кормопроизводстве для питания животных используются продукты переработки водорослей и микробной массы. Открывается перспектива выращивания самовоспроизводящейся пищи, о которой ещё в 30-е годы XX века писал российский писатель-фантаст Александр Беляев в рассказе «Вечный хлеб».

Описанное этим фантастом самовоспроизводящееся питательное вещество по виду напоминало лягушачью икру, а по вкусу – печёное яблоко. Оно было очень вкусным и сытным. Его изобрёл некий профессор Бройер, который пытался предотвратить его распространение вплоть до окончания опытов, подтверждающих его безопасность. Но потребность в самовозрастающем продукте была столь велика, что продукт стал распространяться в обществе помимо воли профессора с огромной скоростью. Массы людей пренебрегали своей безопасностью ради насыщения.

Вот что рассказывает профессор Бройер в рассказе Беляева о своём изобретении:

«Живые организмы – та же лаборатория, где происходят самые изумительные химические процессы, но лаборатория, не требующая участия человеческих рук. И я уже много десятков тому назад начал работать над культурой простейших организмов, пытаясь вырастить такую «породу», которая заключала бы в себе все необходимые для питания элементы… Как одноклеточные, они размножались простым делением… Но чтобы поддерживать их «вечную жизнь», требовалось особое питание. А это обходилось не дешевле, чем выращивать, скажем, свиней… И последние двадцать лет я посвятил тому, чтобы найти такую культуру простейших, которая не требовала бы никаких забот и расходов на «кормление»… Я нашёл и вывел искусственным подбором такую породу простейших, которые добывают всё необходимое им для питания непосредственно из воздуха» (Беляев А. Вечный хлеб – Собр. соч., т. 4 – М.: Молодая гвардия, 1963 – 415 с., с. 263–264).

Первоначально новый продукт, способный создавать прибыль «из воздуха», не вызывал опасений. «Врачи, которым поручено было исследовать «хлеб» и питавшихся им, сделали доклад; они говорили, что вторичное исследование «хлеба» дало те же результаты. «Хлеб» питателен, богат витаминами, настолько удобоварим, что прекрасно усваивается желудком больных и даже грудных детей как дополнительное питание к молоку матери и совершенно безвреден. Все питающиеся этим «хлебом» чувствуют себя прекрасно. Малокровные и худосочные поправились в короткий срок. В состоянии здоровья туберкулёзных, перешедших на питание «тестом», произошло значительное улучшение». (Там же, с. 290–291).

Опасность пришла с неожиданной стороны. По мере приближения к лету «тесто» стало использовать солнечную энергию для ускоренного размножения и неограниченно разрастаться, захватывая всё большие пространства и вытесняя оттуда людей. Возникла опасность всемирной катастрофы. Целые деревни, сёла и города были затоплены саморазмножающимся продуктом.

К счастью, наука и в этой ситуации оказалось на высоте. Тот же профессор Бройер, которого едва не сделали виновником назревавшей катастрофы, изобрёл средство разрушение «теста» – специфический грибок, нескольких граммов которого было достаточно для оседания огромных масс студенистой массы «вечного хлеба» и её превращения в небольшое количество серой плесени.

Следует отметить, что данный рассказ был написан в годы, когда сталинская коллективизация обрекла миллионы людей на полуголодное существование, когда карточное снабжение продовольствием постоянно давало сбои и недостаток питания пробуждал в обществе разнообразные мечты и утопии, касающиеся простой возможности сытно поесть.

Но рассказ А. Беляева – не просто мечта о «лёгком» хлебе, способном навсегда устранить голод, это предвидение великих перемен, которые способен создать человек, управляя ходом эволюции с помощью биотехнологии, а также, тех опасностей, которые могут возникнуть на этом пути с самой неожиданной стороны.

Ещё в начале XX века знаменитый французский химик П. Бертло выступил с идеей создания искусственной пищи в виде питательных растворов или порошков, которые могли бы вводиться непосредственно в желудочно-кишечный тракт или даже в кровь. В настоящее время та часть этой идеи, которая касается прямого внутреннего введения пищи считается несостоятельной, так как не учитывает участие микроорганизмов и роль в пищеварении клеточных мембран и лизосом.

Однако идея искусственной пищи в виде полезных пищевых добавок не только не опровергнута, но и получила дополнительное обоснование. Современное изучение эволюционных процессов приводит к всё более глубокому пониманию того, что искусственное не должно быть неестественным. Чем более естественным, эволюционно оправданным является биотехнологическое образование, тем большие перспективы для практического использования оно открывает.

Критериями естественности, эволюционной оправданности искусственных биологических образований является их способность к усовершенствованной биологической работе и совместимость со здоровым образом жизни человека. К сожалению, человеческая биотехнология находится ещё и ещё долго будет находиться на первоначальных этапах своей эволюции, и то искусственное жизнетворчество, которое удаётся ей обеспечивать, работает очень часто гораздо хуже естественного.

Конечно, произведения биотехнологии позволяют обеспечивать высокую экономическую и производственную эффективность и могут отвечать первому критерию – усовершенствованию биологической работы в рамках поставленных человеком целей. Но их влияние на здоровье человека всё время находится под вопросом вследствие ограниченности наших знаний.

И это касается не только генетически модифицированных продуктов, страхи по поводу потребления которых скорее всего напрасны. Это касается прежде всего медицинской биотехнологии, которая значительно расширила возможности лечения различных заболеваний, но за счёт снабжения больного организма необходимыми ему веществами извне, то есть за счёт создания своего рода биотехнологических «костылей», которые не могут полноценно служить в качестве «заменителя» больного органа.

Так, гормональное лечение зачастую приводит к дальнейшей деградации органа, на помощь которому оно приходит, поскольку «фабрика» выработки данного гормона в самом организме, оказавшись в условиях его избыточного получения извне, окончательно сворачивает свою работу.

Фармацевтическая промышленность выпускает огромное количество биотехнологических препаратов, призванных снабдить больные организмы людей необходимыми им для выживания веществами. Но человек, зависимый от лекарств, не может жить полноценной жизнью. Биологическая работа по производству этих веществ в организме может активизироваться только усилиями самого организма, мобилизацией органов и систем посредством регулярной оздоровительной деятельности. По-настоящему эффективной с точки зрения здоровья человека может быть только оздоровительная биотехнология, направленная на помощь этой деятельности. Нужно иметь в виду, что практически любой организм со временем становится больным при отсутствии этой деятельности.

Биотехнология позволяет продвинуться при создании лекарственных препаратов гораздо ближе к искусственному воссозданию естественного состояния веществ, чем химическая технология. Она позволяет создавать гормоны и ферменты, чрезвычайно близкие к естественным. Но и эти препараты, как и любые другие лекарства, чаще всего помогают лишь жить с болезнями, а не укреплять здоровье.

Многие достижения современной биотехнологии не приносят ощутимой пользы вследствие косного характера медицины, её отчуждённости от здорового образа жизни, от проблематики оздоровительной деятельности. К сожалению, сегодняшняя медицина с её культом лекарственных препаратов совместима скорее с нездоровым образом жизни, хотя должно было бы быть как раз наоборот.

Безудержное потребление лекарственных препаратов вносит весомый вклад в общее нездоровье огромного большинства населения, которое пытается избавиться от этого нездоровья, потребляя по настоянию врачей ещё больше лекарственных препаратов, и чем больше люди лечатся, тем более нездоровыми становятся. Если эта тенденция сохранится, население Земли будет болеть постоянно.

Очевидно, что антибиотики убивают не только болезнетворные микроорганизмы, они в конечном счёте убивают иммунитет. Их следует применять лишь в самых крайних случаях. И тем не менее врачи десятилетиями назначают их при каждой простуде.

Главная проблема медицинской биотехнологии в том, что она в большинстве случаев подменяет биологическую работу организма, а не способствует её мобилизации на преодоление нарушений жизнедеятельности. В этом отношении весьма перспективной отраслью биотехнологии можно признать производство биологически активных добавок (БАДов). Биотехнологические пищевые добавки отвечают устоявшейся привычке людей к потреблению лекарств и в то же время способствуют получению организмом широкого спектра питательных веществ, которых недостаёт в обычной пище и своевременное потребление которых может способствовать предупреждению многих заболеваний. Однако и «бадомания» с сопровождающим ее сетевым маркетингом, может создать немало проблем. Культа БАДов сопровождает создание неких своеобразных сект, в которых внушается их чудодейственное действие. Как и другие лекарства, БАДы упрочивают веру миллионов людей в том, что можно быть здоровым, не вкладывая в это никакого труда.

В результате тотальной расшифровки генома человека возрастает роль и значение в медицинской биотехнологии геномных технологий, которые, в отличие от традиционной диагностики, способны дать ответ не только на вопрос о том, чем болеет данный индивид, но и о том, чем он может заболеть при определённых условиях вследствие предрасположенности его генов.

Громадные достижения медицинской биотехнологии и медицины в целом, которыми работающие в этих областях учёные и специалисты вправе гордиться, не приводят к существенному улучшению здоровья населения даже самых развитых и продвинутых в сфере медицины стран мира, поскольку объектом забот и трудов медиков являются больные люди, люди, ведущие нездоровый образ жизни и не работающие ежедневно над созданием собственного здоровья.

Достижения биотехнологической медицины не могут заменить достижений миллиардов лет эволюции, в течение которых биологическая работа организмов и связанный с ней естественный отбор шлифовали сложнейшие процессы, действующие на всех уровнях функционирования организма. Только сотрудничество биотехнологии, медицины и биотехнологии научно организованного созидания здоровья могут проторить путь к здоровому обществу и здоровому человеку.

Надежду на избавление человечества от нефтегазовой зависимости и от угрозы исчерпания невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов подаёт биоэнергетика – отрасль биотехнологии, связанная с возможностью выращивать растения для переработки их в энергоресурсы, а также использовать для такой переработки отходы промышленного и сельскохозяйственного производства.

Способ получения энергии из «метанового брожения», или метаногенеза был открыт Вольтой, который ещё в 1776 г. установил наличие метана в болотном газе. Получающийся в процессе этого «брожения» биогаз способен гореть, давая пламя синего цвета и лишённое запаха. Он представляет собой смесь газов, состоящую из 65 % метана, 30 % углекислого газа, 1 % сероводорода и небольшого количества других газов.

В 28 м³ биогаза содержится количество энергии, эквивалентное 16,8 м³ природного газа или 20,8 л нефти. Биометаногенез осуществляется в цилиндрических цистернах дайджестерах при участии трёх видов бактерий. Для получения биогаза могут использоваться бытовые отходы, отходы пищевой промышленности и сельскохозяйственного производства, в том числе жидкий навоз. В свою очередь отходы метанового брожения насыщены белками, минеральными солями и витаминами. Они используются на корм скоту и рыбам в рыбных хозяйствах, а также в качестве удобрений. Биоэнергетическая технология как бы повторяет естественную эволюцию, которая в течение миллионов лет накапливала в недрах земли углеводородные соединения, образовывавшиеся в результате естественных биотехнологических процессов. Безотходные же технологии человеческой цивилизации создаются по образу безотходной технологии биосферы.

Другим направлением биоэнергетической технологии является производство этанола путём ферментативной переработки содержащих целлюлозу отходов промышленности и сельского хозяйства. Получаемый таким образом этиловый спирт может служить топливом или добавкой к бензину. Углеводородные соединения могут получаться и путём переработки некоторых водорослей, накапливающих эти соединения в своих клеточных стенках.

Космическая биотехнология связана с изучением воздействия особенностей космического полёта на биологические объекты, использованием этих особенностей для получения особых штаммов микроорганизмов, созданием замкнутых циклов обеспечения астронавтов и т. д. Фактически речь идёт о новых условиях эволюции жизни, которых никогда не было на Земле.