§ 41. Биотехнология и ее роль в развитии человечества в XXI в. Селекция микроорганизмов. Генетическая инженерия

*Селекция микроорганизмов. С развитием микробиологической промышленности в ХХ в. оформилось новое направление в селекции — селекция микроорганизмов. Использование человеком микроорганизмов уходит корнями в далекое прошлое. С их помощью человечество с незапамятных времен получало и консервировало продукты питания. Соление и квашение продуктов растениеводства, получение пива, вина, пищевого этилового спирта, вяленого мяса и рыбы, выпечка хлеба, мочка льна и силосование зеленых кормов — все это биотехнологические процессы, основанные на применении дрожжей и бактерий.

В ХХ в. использование микроорганизмов существенно расширилось. На основе бактериальных и дрожжевых штаммов стали производиться комбикорма для животных, антибиотики, аминокислоты, витамины, ферменты и многое другое. Все это требовало более продуктивных штаммов, что и привело к развитию селекции микроорганизмов.

В отличие от селекции растений и животных в селекции грибов и бактерий из-за особенностей их размножения гибридизация не используется как основной метод получения организмов с заданными свойствами. Для решения проблемы исходного материала для искусственного отбора в селекции микроорганизмов в ХХ в. был найден иной подход.*

Из главы 6 вы знаете, что основу необходимой для искусственного отбора наследственной изменчивости составляют мутации. В природных условиях мутации встречаются с низкой частотой, но с помощью мутагенов можно повысить частоту их возникновения. Поэтому одним из основных методов селекционной работы с бактериями и грибами стал индуцированный мутагенез. Его суть состоит в обработке мутагенами исходных штаммов и проверке выраженности хозяйственно полезных признаков у полученных после такого воздействия потомков.

При правильно подобранных дозах и времени действия мутагенов в обработанных клетках возникает множество различных мутаций. Соответственно, возрастает и вероятность мутационных изменений, влияющих на интересующий селекционеров признак. Например, без мутагенеза для обнаружения микроорганизмов, образующих больше антибиотика, чем уже используемые штаммы, необходимо проверить несколько миллиардов колоний. После удачно проведенного мутагенеза можно обнаружить искомую колонию среди нескольких тысяч проанализированных вариантов.

*Отобранные таким образом штаммы микроорганизмов благодаря бесполому размножению сохраняют нужные для производственных процессов признаки. Это и становится основой их масштабного промышленного применения.

Еще один метод создания штаммов с заданными свойствами базируется на использовании природных способов переноса генетической информации от одних бактерий к другим. Осуществляя такой перенос в лабораторных условиях и применяя соответствующий отбор, можно создать штамм, совмещающий полезные признаки двух разных штаммов. Например, таким путем были получены бактерии, способные быстро разрушать различные вещества в составе нефти. Эти штаммы используются для предотвращения нефтяных загрязнений морских вод и побережий после аварий на морских нефтевышках и танкерах.*

Отдельным биотехнологическим направлением является использование ферментов микроорганизмов. Для этого такие ферменты особым образом выделяют из выращенных дрожжей или бактерий и обрабатывают ими соответствующие субстраты. В частности, ферменты бактериального или грибного происхождения применяются для получения глюкозы из крахмала и целлюлозы. Определенные ферменты микроорганизмов добавляют в современные средства для стирки белья. Полученные из штаммов-продуцентов пищеварительные ферменты входят в состав препаратов для улучшения пищеварения и усвояемости кормов сельскохозяйственными животными.

*Начиная с последней четверти ХХ в., в селекции бактерий произошли существенные изменения. Основой этого стало создание принципиально нового направления, которое получило название генетическая инженерия.*