2. Этапы становления биотехнологии.
Видимо правомерно отнести, возникновение современной биотехнологии, начавшей свое формирование на базе существующих отраслей микробиологической промышленности, к началу 50-х годов нынешнего века, а весь предшествующий данному периоду этап, назвать предысторией формирования биотехнологии, восходящей к древним цивилизациям. В этой связи третий съезд Европейской ассоциации биотехнологов в Мюнхене (1984 г.) доброжелательно воспринял предложение голландца Е. Хаувинка о выделении 5 периодов (эр) в развитии биотехнологии:
Допастеровский: до 1865 г. (до открытия Пастером микромира в 1865 г.) – хлебопечение, молочнокислое брожение, получение уксуса, сыра, открытие спирта.
Послепастеровский: 1866 – 1940 гг. – связан с получением бутанола, ацетона, анатоксинов, вакцин, сывороток и других продуктов с помощью биосинтетической способности микроорганизмов.
Антибиотиков: 1941 – 1960 гг. – открытие антибиотиков; открытие строения ДНК (1953 г.).
Управляемого биосинтеза: 1961 – 1975 гг.: в 1961 г. впервые была установлена способность микроорганизмов к сверхсинтезу определенных веществ (аминокислот, витаминов и т.п.).
Новой биотехнологии: после 1975 г. – базируется на современных достижениях генетической и клеточной инженерии.
Кроме того, возникновение, становление и развитие биотехнологии условно можно подразделить на 4 периода:
Эмперический или доисторический период – самый длительный период, охватывающий примерно 8000 лет. Древние люди интуитивно использовали приемы и способы изготовления пива, хлеба и др. продуктов. В течение нескольких тысячелетий известен уксус, издревле приготавливавшийся в домашних условиях, первая дистилляция вина осуществлена в ХII в., и т.п. К этому же периоду относятся получение кисломолочных продуктов, квашенной капусты, и др.
Таким образом, народы исстари использовали на практике микробиологические процессы, ничего не зная о микробах. Эмпиризм в этот период также был свойственен и в практике использования полезных растений и животных.
Этиологический период в развитии биотехнологии охватывает вторую половину XIX в. и первую треть ХХ в. (1856 – 1933 гг.). Он связан с выдающимися исследованиями Луи Пастера (1822 – 1895 гг.) – основоположника научной микробиологии; вскрывшего микробную природу брожения, доказавшего возможность жизни в бескислородных условиях, опровергшего представления о самопроизвольном зарождении живых существ, создавшего научные основы вакцинопрофилактики и вакцинотерапии, предложившего новый метод стерилизации (пастеризацию).
Этиологический период знаменателен тем, что удалось доказать индивидуальную природу микробов и выделить их в виде чистых культур. Более того, каждый вид мог быть размножен на питательных средах и использован в целях воспроизведения соответствующих процессов (бродильных, окислительных и др.). В этот период было начато изготовление пищевых прессованных дрожжей, некоторых продуктов обмена, ацетона, бутанола, лимонной и молочной кислот. Во Франции приступили к созданию биоустановок для микробиологической очистки сточных вод.
Биотехнический период начался в 1933 г. с публикации работы А. Клюйвера и Л.Х.Ц. Перкина «Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов», в которой были изложены основные технические приемы, а также подходы к оценке и интерпретации получаемых результатов при глубинном культивировании грибов. С этого момента началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, обеспечивающего проведение процессов в стерильных условиях.
Примерно за 40 лет третьего периода были решены основные задачи по конструированию, созданию и внедрению в практику необходимого оборудования, в том числе главного из них – биореактора.
Генотехнический период начался с 1972 г.: П. Берг с сотрудниками создали первую рекомбинантную молекулу ДНК.
Таким образом, выяснение механизмов функционирования и регуляции ДНК, выделение и изучение специфичных ферментов привело к формированию строго научного подхода к разработке биотехнологических процессов на основе генно-инженерных работ. В этом и заключается сущность генотехнического периода.
Уже в 1982 г. поступил в продажу человеческий инсулин, выработанный кишечными палочками, несущими в себе искусственно встроенную генетическую информацию о данном гормоне. В настоящее время разрабатываются или уже выпускаются следующие генно-инженерные препараты: интерфероны, интерлейкины, соматотропин. Проводится много работ на стыке генетической инженерии и гибридомной технологии, так производство моноклональных антител, привело к революционным изменениям, в первую очередь, в области диагностики многих инфекционных и неинфекционных заболеваний.