Биотехнология и проблемы biopolicy

Лекция 16

Биотехнология

Существенное значение в последние десятилетия приобрела биотехнология, одна из составных частей так называемого шестого экономического уклада, включающего в себя также системы искусственного интеллекта, глобальные информационные сети и сверхскоростные транспортные средства. Шестой уклад характерен для постиндустриального общества, в которое ныне вступают развитые страны Запада. Сенсации в биотехнологической области вызывают значительный общественный резонанс. Биотехнология официально признана ООН в качестве технологии XXI века.

Что такое биотехнология

Биотехнология может быть определена как промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами, т.е. как применение микробных, животных или растительных клеток или ферментов для производства, расщепления или преобразования материалов.Однако приведенное определение не раскрывают в достаточной мере специфики именно современной биотехнологии. Клетки микроорганизмов фактически применялись человеком в хлебопечении, сыроделии, пивоварении, виноделии уже с глубокой древности (шумеры производили пиво около 6 тыс. лет тому назад).

Представляется, что суть сегодняшнейбиотехнологии трудно охватить компактным определением. Биотехнология включает в себя целый комплекс новых методов работы с живыми организмами, новые области применениярезультатов этой работы, а также новые философско-методологические подходык живому.

К числу наиболее существенных новаторских методов современной биотехнологии следует отнести:

• Генетическую инженерию – прицельное изменение генов организма путем манипуляций с его ДНК;
• Инженерную энзимологию – изменение свойств ферментов с целью их применения в пищевой, лекарственной или химической индустрии.
• Культивирование растительных или животных клеток вне соответствующих организмов – на питательных средах. Это необходимо для массового производства ценных продуктов (например, лекарственных гликозидов женьшеня в культиваторе с клетками этого растения).
• Промышленное производство биологических продуктов в крупных масштабах (например, бактериальных кормовых препаратов для животноводства) или, наоборот, в мизерных, но все равно насыщающих мировой рынок количествах (дорогостоящие лекарства).
• Выделение, очистка, химическая модификация и стабилизация биотехнологических продуктов с применением современных методов (электрофорез, иммуннохимические методы и др.)
• Экосистемную биотехнологию (экоинженерию).

Методы биотехнологии применяют в следующих областях:

• Сельское хозяйство. Речь идет о биотехнологических средствах защиты растений, заменяющих пестициды, например, о применении естественных врагов насекомых -вредителей или сорняков; о выращивании устойчивых к патогенам или свободных от них растений; о создании новых пород животных методами генетической инженерии; о микробной биомассе и других кормовых добавках для животных; о новых средствах профилактики и лечения болезней с/х животных.
• Медицина. Биотехнология предлагает новые антибиотики, вакцины, лечебные сыворотки на базе моноклональных антител, гормоны и факторы крови, синтезируемые в микробных культурах с использованием методов генетической инженерии, и др.
• Пищевая промышленность: заменители сахара, ароматические и вкусовые добавки; стабилизаторы – вещества, продлевающие срок хранения продуктов.
• Энергетика – производство возобновляемых видов топлива.
• Горнодобывающая промышленность (биогеотехнология): выщелачивание металлов из руд с помощью микроорганизмов; микробное разделение водно-нефтяных эмульсий; извлечение остаточной нефти из скважин путем закачивания в них вязких растворов микробных биополимеров.
• Охрана природы, например, устранение биологическими средствами последствий антропогенного воздействия на природу; биодеградация экологически опасных веществ.

Мы рассмотрим три основных «ипостаси», в которых биотехнология выступает на биополитической арене. Во-первых, биотехнология способствует охране биоса, преодолению энергетического кризиса и реализации других граней biopolicy. Во-вторых, биотехнология влияет на философско-этический базис биополитики. В-третьих, организационная структура международного сообщества биотехнологов такова, что в ней вполне уместно применять биополитически обоснованные социальные технологии типа социальных сетей.

Биотехнология и проблемы biopolicy

Остановимся на вкладе биотехнологии в ликвидацию накапливающихся в почвах пестицидов. В последние десятилетия в распоряжении биотехнологов есть штаммы микроорганизмов, способные их обезвреживать. Выше кратко отмечено, что биотехнология предлагает и разработки, позволяющие в ряде случаев обойтись без пестицидов и других продуктов химической индустрии или снизить их необходимое количество.

Во-первых, применение ядохимикатов становится излишним, если на полях растут устойчивые к насекомым, нематодам, другим патогенам растения. Такие растения, например, хлопок, которому не страшны насекомые-вредители, занимают все большие посевные площади в мире. Широко используются в сельском хозяйстве, правда, и растения, устойчивые к самим пестицидам, в частности, такими свойствами обладают более 40% рапса, выращиваемого в Канаде. Понятно, что пестицид- устойчивые растения скорее ухудшают, чем улучшают экологическую обстановку, ибо подстегивают земледельцев безнаказанно увеличивать вносимые в почву количества ядохимикатов. Так мы сталкиваемся с биотехнологической разработкой, чье биополитическое значение может оказаться негативным. Распространение генноинженерных растений вызывает также ряд биополитических вопросов, адресованных генетической инженерии в целом.

Во-вторых, средства защиты растений, а также удобрения, могут быть получены не химическим синтезом, а биотехнологическим путем. К биотехнологическим средствам защиты растений относят и естественные информационные вещества насекомых, например, антиовипозитанты, воспринимаемые насекомыми как категорический приказ: «Здесь откладывать яйца нельзя!». Нарастает перечень биотехнологических препаратов, которые могут использоваться для защиты растений от патогенных микроорганизмов. Помимо готовых биотехнологических препаратов, речь идет также о методе смешанного культивирования нескольких видов растений. Один из видов выделяет вещества, подавляющие развитие вредителей, к которым был бы беззащитен другой вид культурных растений. Так, перец вырабатывает защитное вещество (фитоалексин), помогающее предохранить картофель и другие виды сельскохозяйственных культур от заражения грибом фитофтора.

На стыке чисто практических разработок и философски-ценностных идей находится разработанная в биотехнологии концепция интегральных систем экологической защиты. В противоположность распространенному мнению, что насекомых, сорняки и др. следует «уничтожать без жалости», данная концепция планирует отказ от тактики тотального уничтожения вредителей пестицидами в пользу балансировки и ограничения их численности мягкими биотехнологическими методами (включая, в случае насекомых, упомянутые анитовипозитанты и иные молекулы-сигналы). Концепция интегральных систем экологической защиты предполагает осознание того, что и в масштабах локальной экосистемы, и в рамках планетарного биоса «вредные» с человеческой точки зрения организмы, тем не менее являются неотъемлемой частью биоразнообразия, представляют абсолютную ценность.

К сожалению, биотехнология не всегда помогает решать проблемы biopolicy. В некоторых случаях она сама создает их. Выброшенные в атмосферу клетки микроорганизмов угрожают вспышкой бронхиальной астмы и других аллергических заболеваний. В 80-е годы ХХ века вызвало политический резонанс загрязнение атмосферы дрожжевой биомассой в виде аэрозоля на биотехнологическом предприятии в г. Кириши (СССР), пока на нем и на ряде других предприятий по производству кормового белка одноклеточных организмов не установили эффективные пылеуловители и не добились внедрения бессточной технологии.

В современную эпоху человечеству грозит продовольственный и энергетический кризис, которые тесно связаны с ростом населения и усугубляют разделение мира на «богатых» и «бедных». Глобальный дефицит продовольствия и энергоносителей являются проблемами с биополитическим звучанием, и биотехнология может приложить руку к их решению.

Потенциальная роль биотехнологии в борьбе с продовольственным кризисом – в разработке рецептов нетрадиционной и недорогой пищи. Достаточно указать на биотехнологию выращивания цианобактерии Spirulina, чья биомасса съедобна и предупреждает рахит у младенцев. Spirulina служила повседневной пищей для племен в районе озера Чад в Африке и для американских индейцев, делавших из нее лепешки. Некоторые разработки основаны на применении биомассы экзотических грибов – вешенки, шиитаке, фузариума. Биотехнологи Запада опираются в своих разработках на традиции, тысячелетиями существовавшие на Востоке. Упомянем также биотехнологические разработки по производству миса и кодзи (японских продуктов питания, получаемых путем ферментации риса и сои), суфу (китайского сыра из сои) и вьетнамского рыбного соуса. Накормить планету пытаются также с использованием бактериальной биомассы. По мнению специалистов, бактериальная биомасса имеет свойства, которыми должна обладать новая человеческая пища: не имеет ни запаха, ни цвета, ни структуры, ни вкуса, так что вся надежда на вкусовые, ароматические и структурирующие добавки, которые могут быть созданы также средствами биотехнологии.

Достаточно велики перспективы биотехнологии в плане разработки возобновляемых источников энергии – различных видов биотоплива. Соответствующая область биотехнологии получила название технологической биоэнергетики. Использование биотехнологических продуктов в роли возобновляемого топлива будет способствовать разработке безотходных циклических производственных процессов. Ниже указаны наиболее важные из процессов получения биотоплива:

• Производство этанола из сырья, содержащего сахарозу, глюкозу, фруктозу, крахмал или целлюлозу, с помощью дрожжей или бактерий. Этанол все в большей мере применяется в качестве экологически чистого моторного топлива. Бензин с добавкой 10-20% этанола называется газохолом.
• Производство бутанола и ацетона с использованием бактерий-бродильщиков.
• Производство водорода. Данная технология была испытана пока только в масштабе лаборатории.
• Производство метана, или биогаза, осуществляемое смешанной микробной культурой - так называемой метаногенной ассоциацией. Она устраняет отходы, угрожающие биосу, и производит ценное газообразное топливо, заменитель природного газа.
• Производство длинноцепочечных углеводородов (бионефти) из биомассы морских одноклеточных водорослей. Эти водоросли могут быть выращены в биореакторе в виде чистой культуры. Их можно также культивировать в составе природных экосистем в озерах, прудах или лагунах.
• Различные методы производства топлива из растительной биомассы, которые могут постепенно вытеснят грубый метод сжигания древесины, практикуемый в менее развитых странах. Ценное топливо с высокой удельной теплотой сгорания может производиться из растительных масел посредством их этерификации. Помимо этого, природные растительные масла могут использоваться без дальнейшей обработки в качестве моторного топлива. Например, растение Jatropha curcas, растущее на побережье Индийского океана, содержит значительное количество горючего масла в семенах. Это масло не дорого, легко извлекается из семян и его крупномасштабное применение помогло бы избавить население некоторых регионов от проблем, связанных с энергодефицитом.
• Прямое производство электроэнергии с помощью живых клеток или их компонентов, в первую очередь, ферментов. Ожидается, что эти системы, называемые биотопливными ячейками, будут сравнимы по эффективности с полупроводниковыми устройствами.

7.2.3. Биотехнология и философское содержание биополитики

Биополитика опирается на парадигму натурализма («человек – часть биоса»), с которой тесно связаны установка на коэволюцию человека с другими формами жизни и биоцентрическое мировоззрение. Биотехнология фактически связана с этими философскими сторонами биополитики.

Биотехнология внутренне неоднородна. В ней заметно влияние механистического подхода и связанных с ним исследовательских направлений – физико-химической биологии, молекулярной биологии, которые стремятся «разобрать» живые организмы до уровня простейших «кирпичиков» – молекул. Живое рассматривается как средство производства в ряду всех прочих средств; например, при биологической трансформации органических соединений микроорганизмам отводят роль химических реагентов. Оно уподобляется набору деталей, которые можно свободно рекомбинировать ради практических задач, связанных с получением тех или иных продуктов – новых товаров на рынке. Живое редуцируется до физико-химической машины не только концептуально, но и технологически: живые клетки функционируют как аналоги химических реактивов, датчиков.

Одним из новых факторов, способствовавших технократической тенденции в науке ХХ века, было нарастающее проникновение в науку политических интересов, прямое влияние на нее политических структур. Биотехнология оказалась с самого начала в зоне «повышенного внимания» политиков, которые вмешиваются в научную деятельность, стимулируя лишь «полезные исследования» (с их точки зрения). Биотехнология связана с рядом важных проблем современности (охрана природы, интимная жизнь, семья), и это обусловливает также контакты биотехнологов с неправительственными организациями, в том числе международными (ЮНЕСКО, ЮНЕП, ЮНИДО, ФАО, ВОЗ и т.д.).

Биотехнология физико-химического толка делает весьма значительные успехи, они неоспоримы, и если биотехнологические лекарства облегчили страдания больных, а биотехнологические пищевые компоненты помогли утолить голод хоть части тех, кто на него обречен – то биотехнология оправдывает себя, даже если опирается на редукционную методологию. Обусловленное реальными успехами и еще большими ожиданиями усиление политического веса биотехнологии укрепляет желание биотехнологов «продолжать в том же духе», в том числе перекраивать наследственность живых существ путем генетических манипуляций.

Однако вовлеченность биотехнологии в перипетии социально-политической жизни влияет на нее неоднозначно. Новые политические и этические доктрины современности способствуют зарождению в биотехнологии альтернативных направлений, обогащенных элементами возрожденной натурфилософии. Кроме общей социально-политической ситуации на рубеже веков, к преодолению доминирования редукционизма в биотехнологии в некоторых случаях приводит и внутренняя научная необходимость. Сама логика поведения объекта подсказывает сколько-нибудь наблюдательному ученому, что этот объект бесполезно пытаться понять по аналогии с физико-химической машиной. В разработках по культивированию микроорганизмов в биореакторах, например, ученый просто вынужден считаться с тем, что классические физико-химические модели не годятся для описания динамики роста культуры, накопления ценного для человека продукта. Поэтому в современную биотехнологию внедряют нелинейные модели, представления о сильно неравновесных системах, дающих диссипативные структуры («порядок из хаоса»). Этому в немалой степени способствуют микробиологи, увлеченные синергетическими подходами, которые они применяют для описания организации микробных колоний. Но и синергетики оказывается недостаточно – живой организм более сложен, чем синергетическая система как таковая, которая может состоять из неживых элементов.

По этой причине биотехнологи пытаются применять модели социоморфного (подобный человеческому обществу) толка: теория игр, теория принятия решений, а также кибернетические модели. Развитие микробной популяции, например, уподобляется деятельности предприятия. Ученый практической ориентации, менеджер, а также капиталист-спонсор, совместно реализуя биотехнологическую разработку, уподобляют живые клетки самим себе. Поэтому в биотехнологии применяют «управленческие» подходы типа «регуляторной стратегии поведения». Реакции микроорганизмов представляются как разумная инвестиция клеточных ресурсов в синтез различных ключевых белков, в соответствии с оптимальной регуляторной стратегией. В последние десятилетия в биотехнологии начинают применяться и категории социальной этологии. К одноклеточным биотехнологическим объектам прилагают понятия «агрессии», «кооперации», а процессы в биореакторах описывают как «биовойны» между населяющими их микробными популяциями. Так в биотехнологические разработки проникает многое из того, что описано нами выше в связи с этологическими гранями биополитики. Справедливость требует подчеркнуть, что социоморфный и, в частности, социально-поведенческий, подход пока еще далеки от доминирования в биотехнологии. Эти подходы сами по себе нельзя еще назвать натурфилофскими, хотя они приближают нас к натурфилософии, делая более проницаемым барьер между человеком и обществом, с одной стороны, и популяциями живых клеток в биотехнологическом аппарате – с другой.

Есть в современной биотехнологии и разработки, где влияние возрожденной натурфилософии непосредственно ощутимо.

• Восточные технологии. Хотя очень многие биотехнологические разработки следуют традициям западной цивилизации, в целом биотехнология – это не чисто западное порождение, она связана с контактом разных культур. В биотехнологию внедрены восточные, тысячелетиями практиковавшиеся технологии, как например выращивание водорослей в прудах, издавна практиковавшееся в Китае. Другие примеры (мисо, кодзи и др.) приводились выше, в связи с миссией биотехнологии по преодолению глобальной угрозы голода. Хотя подобные разработки переосмысливаются с позиций западной науки, они сохраняют внутреннюю связь с породившей их культурой, в том числе и с ее натурфилософскими идеями. Важной особенностью многих восточных культур является стремление не покорять природу, а следовать ее внутреннему голосу. И если Мичурин призывал не ждать милостей от природы, а взять их, то на Востоке традиционно ждали от природы именно благорасположения, воздерживались от насилия по отношению к ней, от интенсификации темпов ее жизни ради собственных интересов. Поэтому столь просты, естественны, экстенсивны (и, что немаловажно, экономичны) многие восточные технологии, например, китайская аквакультура. Разведение водорослей в прудах – это именно экосистемная биотехнология, ибо в пруду имеется экосистема с ассоциацией водорослей как ее компонентом. В целом вклад восточных культур в биотехнологию не является доминирующим, но он вполне реален и во многом определяет так называемую малую, или дешевую, биотехнологию, которую предполагается внедрить как раз в странах Третьего мира.

• Экосистемная биотехнология. Это направление используется не только в разработках на базе восточных технологий. В отличие от генетической инженерии, экосистемная биотехнология не конструирует новые организмы, а устанавливает новые социальные, поведенческие связи между организмами, формируя многовидовые ассоциации и целые экосистемы. В ассоциациях/экосистемах организмы осуществляют процессы, неосуществимые для каждого биологического вида по отдельности. Например, дрожжи не способны превращать целлюлозу, основной компонент древесины, в этиловый спирт. Можно попытаться внедрить в дрожжевую клетку недостающие гены, манипулируя с ее ДНК, однако тот же результат может быть получен и без генетической инженерии, путем создания ассоциации дрожжей и целлюлозоразрушающих бактерий. Экосистемная биотехнология весьма перспективна в разработках по получению возобновляемого биотоплива. При получении биогаза из органических отходов и мусора необходимо создать многокомпонентную ассоциацию микроорганизмов, поскольку ни одна бактерия не способна осуществить все этапы процесса сама по себе. В русле экосистемной биотехнологии находятся также проекты по созданию интегральных систем экологической защиты растений, в которых достигается устойчивый баланс численности всех компонентов, даже вредителей. Шагом в направлении экосистемной биотехнологии следует считать также и ограничение в сельскохозяйственном применении монокультур. Смешанное выращивание растений создает дополнительный резерв устойчивости всей системы. Для защиты растений от вредителей планируют также установить их сожительство с бактериями, которые снабжают растения питательными веществами и факторами роста, вырабатывают антибиотики, защищающие растения от болезнетворных грибков или бактерий. В целом, экосистемная биотехнология находится в большем соответствии с биоцентрическими и коэволюционными идеями, чем более распространенная «генноинженерная» биотехнология.

Итак, современная биотехнология имеет двойственную философскую подоплеку. В ней уживаются мощные физикалистские течения, особенно проявляющиеся в генноинженерных разработках, и альтернативные подходы к живому (элементы восточных технологий, экосистемные проекты), которые способствуют внедрению принципов коэволюции и косвенно поддерживают натурализм в понимании человека в его взаимоотношениях со всем биосом.

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: