Техника - молодёжи 1957-09, страница 15

НА СТЫКЕ ТОЧНЫХ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

Академик И. Е. ТА ММ

РОЛЬ ВЕДУЩЕЙ НАУКИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ПЕРЕЙДЕТ В ОТНОСИТЕЛЬНО НЕДАЛЕКОМ БУДУЩЕМ

ОТ ФИЗИКИ К БИОЛОГИИ

Положение в биологической науке сейчас напоминает положение в физике в эпоху, непосредственно предшествующую открытию расщепления урана и овладению методами управления атомной энергией. Я считаю, что роль ведущей науки естествознания перейдет в относительно недалеком будущем от физики к биологии. В частности, биология, как сейчас физика, будет создавать новые важнейшие отрасли техники и тем в известном смысле определять ее развитие.

Основанием для этого суждения служат в первую очередь два факта.

Во-первых, в биологию в последнее время стали все более нарастающими темпами широко проникать точные физические методы исследования (в том числе меченые атомы, электронный микроскоп, парамагнитный резонанс и многое другое), впервые открывающие возможность исследовать механизм самых основных, самых элементарных процессов жизнедеятельности. Это создает предпосылки для перехода биологии из класса наук описательных в класс точных наук, основой которых всегда служит разложение сложных явлений на совокупность элементарных процессов и выяснение взаимосвязи этих процессов.

Во-вторых, важнейшее значение имеют уже достигнутые на этом пути недавние решающие успехи в выяснении физико-химического механизма явлений наследственности и изменчивости живых существ, знаменующие собою начало новой эпохи развития ⁴ генетики. Указанные успехи связаны с выяснением молекулярной структуры основного элемента хромосомы — так называемой ДНК — и ее роли носителя генетической информации. Вопрос этот довольно подробно освещен в JNb 5 и 6 вашего журнала, и я лишь немного дополню в дальнейшем этот материал. Очевидно, что когда механизм наследственности будет детально изучен и понят (а можно надеяться, что это произойдет уже в ближайшем десятилетии), то это создаст предпосылки для сознательного управления человеком свойствами живых существ (в известных рамках, конечно) и откроет перед ним захватывающие дух перспективы.

Понятно также, какие необычайно широкие перспективы открывает перед физиологией и медициной проникновение в них современных физических методов исследования.

За последние полвека было доказано, что наследственные признаки живых существ связаны в основном с ядром клетки и с хромосомами, из которых оно состоит. Но до последних лет генетикам приходилось пользоваться окольными и сложными методами для выяснения вопроса о материальном носителе наслед

ственности. И только сейчас вопрос о физико-химических основах наследственности начал становиться на реальную основу. В последнее десятилетие была окончательно установлена решающая роль ДНК (а не белков, как предполагали многие) в передаче наследственной информации. Пожалуй, нагляднее всего это было продемонстрировано в первых же опытах Эвери 1944 года с пневмококковыми бациллами. Бацилл этих две разновидности: вирулентные, то есть именно вызывающие воспаление 'легких, и невирулентные. Первые сравнительно крупны и обладают оболочкой из сахари дов; вторые меньше по размерам и не имеют оболочки. Из вирулентной формы можно выделить почти совершенно чистую ДНК, в которой содержание белков не превышает */г процента. Если такую чистую ДНК из бацилл первого типа ввести в колонию бацилл второго типа, то вторые приобретают свойства вирулентных бацилл, приобретают их размеры и оболочку и, что самое главное, в дальнейшем передают эти свойства своему потомству по наследству, то есть они вообще превращаются в бацилл первого типа. Понятно, что это могло иметь место трлько в одном случае: если «оголенные» молекулы ДНК несут в себе наследственные признаки.

В настоящее время опыты по использованию ДНК в качестве «трансформирующего агента» успешно проведены над десятками различных видов бактерий, в том числе и в наших советских лабораториях.

Важнейшей биологической проблемой ближайшего периода будет, по моему мнению, выяснение «генетического кода» хромосом, то есть выяснение того, какие последовательности составных частей сложнейшей молекулы ДНК определяют собой отдельные наследственные признаки живых существ.

Наряду с «трансформирующими агентами» разрабатываются и другие методы целенаправленного изменения живых существ. Так, например, совсем недавно Сирсу в США удалось путем длинной цепи операций (скрещивания и отбора, применения колхицина, облучения рентгеновскими лучами) перенести из хромосомы дикой травы эгилопс в хромосому пшеницы наследственный признак, полностью предотвращающий заболевание пшеницы всеми 22 известными разновидностями ржавчины, поражающей ее.

Пока это первые шаги, применяемые методы еще очень сложны .и громоздки, но вряд ли можно сомневаться, что это начало нового этапа в биологии, напоминающее зарождение методов искусственного синтеза сложных соединений, получивших столь широкое применение в органической химии.

Я упоминал вначале о том, что успехи биологии, несомненно, будут приводить к созданию новых важнейших отраслей техники. В качестве примера я коснусь проблемы фотосинтеза, в которой уже наметились перспективы широкого технического применения.

Известно, какую роль в жизни человека и вообще всех существ играет фотосинтез— усвоение солнечной энергии растениями. Фотосинтез обеспечивает человеку основную пищевую базу, не говоря уже об энергетической. В этой области развитие идет по двум направлениям. Во. первых, изучаются возможности выращивания новых растительных культур, гораздо более выгодных, чем обычные сельскохозяйственные растения. Пока наиболее перспективным представляется использование микроскопической водоросли — хлореллы. В Пенсильвании (США) пущен в ход первый завод для промышленного ее «возделывания». Произрастая в наполненных водою чанах или прозрачных трубах, хлорелла утилизирует для фотосинтеза в 10—20 раз большую долю солнечных лучей, чем обычная растительность. Далее, в состав обычных растений входят значительные количества несъедобных веществ (например, целлюлозы), тогда как хлорелла почти целиком состоит из съедобных веществ, состав которых к тому же можно легко изменять в очень широких пределах путем изменения внешних условий.

С одного гектара плантации хлореллы можно получить до 40 т сухого органи-ческф-о вещества, причем эту цифру, по-видимому, можно будет в дальнейшем удвоить. При условиях, обеспечивающих максимально быстрый рост, хлорелла содержит 50% белков и 7% жира, то есть дает 20 т белка и 3 т жира на гектар — громадные количества по сравнению с продукцией современного земледелия. На каждую тонну белка затрачивается около 2 т минеральных удобрений.

По-видимому, хлореллу можно непосредственно употреблять в пищу; во всяком случае, она дает прекрасный корм для животных.

Наряду с такого рода возможностями намечаются и гораздо более радикальные. В последнее время удалось выяснить детальный механизм некоторых этапов фотосинтеза, сложного химического процесса, протекающего в растениях. Надо полагать, что полное выяснение механизма всего этого процесса позволит в будущем осуществить фотосинтез искусственно, без помощи растений, и что искусственный фотосинтез пищевых веществ может стать такой же отраслью промышленности, как промышленность искусственных красителей и искусственного волокна.

13