Микробы против голода
Мир земной жизни подобен айсбергу. На поверхности, доступные обычному взгляду, находятся все относительно крупные существа, начиная с каких-нибудь мошек и кончая слонами. Конечно, мы знаем — кто же этого теперь не знает? — что существует еще обширный мир микроорганизмов. Тем не менее обыденное сознание воспринимает биосферу прежде всего как совокупность зримых организмов и растений; микроскопические существа уходят при этом в тень, выглядят в сознании мелкой, а потому малосущественной деталью великой картины жизни. Это большое заблуждение.
Земля, вода, воздух, сами тела животных и растений буквально пропитаны микроорганизмами. В одном кубическом сантиметре жидкости их может быть больше, чем людей на Земле. Деятельность этих «ничтожных множеств» грандиозна настолько, что от нее, как мы увидим в дальнейшем, зависит даже рельеф планеты, Такая это могучая сила!
Могучая, не слишком изученная и поразительная. Микроорганизмы — предмет давней зависти химиков, ибо, во-первых, они осуществляют массу таких реакций, которые нам пока даже непонятны; во-вторых, все, что делают эти природные «химики», они делают с точки зрения технологии просто блистательно.
Понятно, что уже одно это обстоятельство заставляет нас искать секреты микробиологического «производства», пытаться сращивать работу микробиологических «предприятий» с предприятиями большой химии и, наконец, прямо и непосредственно все в больших масштабах использовать микробов в производстве. Выражение «идеальная химическая лаборатория» применительно к микроорганизмам не просто дань образности. Практически нет такого сырья, будь то органика или минералы горных пород, которое бы не использовали те или другие виды микроорганизмов. А производительность! Каждый микроорганизм способен переработать питательной среды в 30—40 раз больше веса собственного тела. Плюс, как уже говорилось, высокосовершенная, отработанная миллиардами лет эволюции технология производства стольких различных веществ, что их ассортимент наверняка богаче ассортимента нашей химической индустрии.
Уже сейчас перенесенные за последние 15—20 лет из лабораторных колб и пробирок в заводские установки мириады микроорганизмов выполняют для нас около тысячи (тысячи!) химических реакций. Только благодаря их помощи мы имеем сейчас многие антибиотики, витамины B12, А1, Д2 — иным, чисто химическим путем мы просто не можем их получить.
Но, как ни внушительны эти результаты, они ничтожны по сравнению с тем, что нам могут дать микробы в будущем.
Две трети населения земного шара недоедает — такова суровая истина сегодняшнего дня. По мнению одного зарубежного ученого, «суть сельскохозяйственного кризиса может быть выражена двумя словами, звучащими не менее угрожающе, чем водородная бомба, а эти слова — нехватка белков».
Белок — основной элемент питания человека и животных. Можно наедаться досыта, но если в пище не хватает белка, то организм слабеет и плохо противостоит инфекциям. В мире же ежегодно не хватает около трех миллионов тонн животного белка (это 15 миллионов тонн мяса) и около полутора миллионов тонн белка растительного. А население земного шара стремительно растет... И не ясно, удастся ли достаточно быстро поднять сельское хозяйство в экономически и социально отсталых странах. Перспективы тут, во всяком случае, не слишком лучезарные.
К счастью, в последнее десятилетие наметился иной, не традиционный путь. Нет существ, которые бы синтезировали белок более интенсивно; чем микроорганизмы. Причем исходным сырьем для такого микробиологического производства белка могут быть, с нашей точки зрения, никчемные отходы, начиная с шелухи семечек, кончая отбросами нефтепереработки. В принципе задача выглядит очень просто: надо найти подходящие микроорганизмы, дать им подходящее сырье, поместить в благоприятные условия, и тогда мы будем иметь белка столько, сколько пожелаем.
На деле задача оказалась невероятно сложной. «Охотники за микробами» буквально обшарили землю, пытаясь отыскать в нефтяных пластах, иле, воде, почвах таких микробов, которые охотно делали бы то, что нам надо, и так, как надо. Собственно, первые отрадные успехи наметились примерно лет десять назад. Тогда удалось найти, приспособить такие микроорганизмы, которые успешно перерабатывали углеводороды нефти в кормовой белок. Это было первой крупной победой. Уже работают целые заводы, которые выпускают кормовой продукт, синтезированный микробами из парафиновой фракции нефти. Он уже широко применяется на многих птицефабриках страны. Точно так же во многих совхозах скот сейчас питается кормом, в котором пятнадцать и более процентов микробного белка. Это оказалось настолько выгодным, что вскоре у нас будет построено несколько новых заводов производительностью порядка 240 тысяч тонн кормового, изготовленного микробами продукта в год (что равноценно появлению нескольких сотен тысяч гектаров новых и отличных лугов).
Но мысль ученых стремится дальше. Хотя нефть — сравнительно дешевый корм для микробов, все же ее надо добыть, получить определенные фракции. А что, если попробовать кормить микробов газами? Ведь во многих случаях эти газы просто сжигаются или выбрасываются в атмосферу.
Попытки заменить нефть метаном многие годы терпели неудачу. Оказалось, что любителей этой пищи трудно выделить в чистом виде и затем создать для них соответствующие условия роста. Несколько лет микробиологи бились над этой проблемой и наконец достигли задуманного. В одной из лабораторий Института биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР в городе Пущино сейчас можно увидеть колбы с мутной светловатой жидкостью. Здесь в бульоне с минеральными солями (средой обитания микробов), через который пропускают метан, и размножаются эти удивительные существа. И хотя сегодня биомасса лучше накапливается на нефти, ученые считают, что выращивание микробов на газообразных углеводородах будет рентабельнее.
Так или иначе, съедая за завтраком яйцо, а за обедом бифштекс, мы нередко уже сегодня пользуемся услугами прирученных микроорганизмов, которые поставили пищу снесшей яйцо курице и откормили давший бифштекс скот. Но это промежуточное состояние; в недалеком будущем между нами и пищевыми микробами не всегда будет посредник. Дело тут вот в чем. Выход животноводческой продукции по отношению к затраченным кормам не превышает 20—30 процентов у молодых, быстро растущих животных и всего 5—10 процентов у взрослых особей. Иными словами, непосредственно готовит нам мясную пищу в лучшем случае лишь один животновод из пяти: четверо работают только на самих животных.
Естественно, возникает вопрос: так ли уж необходимо посредничество животных?
Разумеется, речь идет не о том, чтобы кормить людей тем же, чем микробы кормят скот. Но микробы в принципе могут производить и такую пищу, которая после дополнительной обработки ничем — ни видом, ни вкусом, ни запахом — не будет отличаться от привычной.
Согласен, сегодня такая перспектива вряд ли способна вызвать большой энтузиазм. И меньше всего я хочу тут кого-нибудь упрекать в консерватизме. Хочу пояснить только одну вещь: бифштекс, произведенный микробами, продукт ничуть не более искусственный, чем тот, который приготовлен из мяса животного. Речь идет всего-навсего о замене (частичной или полной, сказать пока нельзя) одних стад другими. И если новые «сельскохозяйственные животные» дадут во всех отношениях пищу не хуже, а то и лучше, то о чем сожалеть? Впрочем, нет, сожалеть есть о чем; мне тоже не хотелось бы лишаться того, что тысячами нитей связано с духовным миром человека, — сельских стад. Но тут ничто не мешает нам оставить при себе сельских животных, но уже не с целью убоя, а просто потому, что без них жизнь как-то беднее.
Но все такого рода проблемы пока дело будущего. Сегодня есть вот что. Есть микробиологические белки, полученные из всевозможных отходов, которые по составу почти не уступают лучшим белкам мяса и молока. Эти белки оказались вполне пригодными для изготовления искусственной икры. В США сейчас делают искусственную «курятину» из соевого белка (в спросе недостатка нет). В последние годы жителей Центральной Америки приучают к «никапарине» — обогащенному белками продукту из смеси кукурузы, семян хлопчатника, сухих дрожжей, синтетических витаминов и других добавок. К этому продукту приходится именно приучать взрослое население голодающих районов. Дети же едят «никапарину» (она приготовлена в виде вкусной каши) с большим удовольствием.
По подсчетам, изготовление пищи из отходов, минуя животноводство, позволит увеличить производство белка сразу в пять раз.
Микробы — это рудокопы и санитары будущего
Микроорганизмы — сила поистине геологическая. На дне Мирового океана океанологи обнаружили колоссальные скопления железомарганцевых конкреций микробиологического происхождения. Все важнейшие мировые месторождения железа, по мнению ряда ученых, имеют бактериальную основу. Велико участие микробов также в образовании нефти и газа. Ну а коль эти бесконечно малые существа ведут такую титаническую геологическую деятельность в масштабах нашей планеты, то их, естественно, нужно заставить работать на человека не только в химической, пищевой, фармацевтической промышленности, в сельском хозяйстве, но и в горнорудной и металлургической индустрии.
