Горизонты науки и техники - Бестужев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Бионика вторгается также и в более традиционные области деятельности человека, например в биологические системы (микроорганизмы, растения или .животные), которые в контролируемых условиях используются для синтеза нуяшых человеку продуктов. Одна из таких областей, методы которой приходится разрабатывать начиная почти с нуля, — это морское хозяйство. Уже сейчас появляются экспериментальные
251
рыбные и устричные фермы, которые за 20 лет, несомненно, вырастут в обширную отрасль промышленности, основанную на неистощимых пищевых запасах моря.
Управление средой — также часть биотехники. Его задача — обеспечить оптимальные условия жизни в открытых и закрытых системах. Типичная закрытая система — космический корабль, где организм человека, приспособившийся к существованию и жизнедеятельности в гравитационном ноле, надо защищать от различных физиологических последствий невесомости.
Управление различными параметрами открытых систем, например повышение санитарно-гигиенических условий труда и жизни в крупных городах, к 1984 году достигнет такого уровнц, при котором дома, учреждения, города будут проектироваться с учетом научно обоснованных физических и психологических требований личности, возможно с использованием в случае необходимости искусственно создаваемой атмосферы в огромных замкнутых объемах.
Никакая другая область не вызывает сейчас такого интереса, как применение биотехники в медицине. Диапазон и размах достижений медицинской техники только за последнее десятилетие огромен: это ультразвуковые эхолокационные диагностические методы; электронные датчики темпа и дефибрилляторы, восстанавливающие координацию движений сердца; «радио-пилюли», передающие информацию о внутреннем состоянии организма, и многое другое. Определение механических и структурных характеристик живой ткани, ее грузоподъемности и функциональной роли в организме способствует развитию методов лечения, особепно в восстановительной хирургии. Развивается также новая технология, связанная с искусственной заменой поврежденных частей тела. Разрабатываются разнообразные протезы — от сердечных клапанов из пластика до искусственных конечностей, и можно надеяться, что в скором времени протезы конечностей будут приводиться в действие электрическими импульсами, возникающими в соответствующих мышцах при мысли о необходимости сделать нужное движение. Успехи миниатюризации делают вполне вероятной перспективу создания искусственной почки или аппарата сердце-легкие, которые
262
вживлялись бы в организм. Возможно, что к 1984 году искусственные ткани и органы станут обычными.
В этом кратком обзоре перспектив развития биотехники мы основывались на достижениях прошедшего десятилетия. Однако предсказать сколько-нибудь определенно положение через 20 лет невозможно — не потому, что тенденции еще не наметились, а, напротив, потому, что возможности столь велики.
РОБЕРТ БРАУН, профессор факультета ботаники Эдинбургского университета
ИЗОЛИРОВАННЫЙ КЛЕТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ
Зеленое растение — самый сложный в природе сип-тезирующий механизм. Он получает из окружающей среды определенное число неорганических соединений — воду, углекислый газ и кислород. Из них оно синтезирует все основные соединения, необходимые для других организмов, в том числе и для человека. Больше того, для растений характерно, что энергия для синтеза всех этих соединений или непосредственно, или в конечном счете черпается из солнечного света. Ясно, что, если бы удалось воспроизвести в искусственной системе процессы синтеза, протекающие в зеленом растении, число веществ, производимых в промышленных масштабах, резко увеличилось бы, а промышленность получила бы новый источник энергии.
Такие перспективы и были одной из движущих сил изучения процессов обмена веществ у растений. Но были и другие причины. Глубокое знание процессов синтеза дает пам не столь заманчивую, но более реальную возможность стимулировать выработку определенных веществ в живом растении.
Исследованию процессов обмена веществ вообще и процессов синтеза в частности весьма способствовала разработка методов изоляции клеточных органелл. Самая крупная из них — ядро, но есть и другие, в том числе хлоронласты, митохондрии и рибосомы, с каждой из которых связаны различные процессы обмена. Их
263
можно выделить, если разрушить все клетки, перевести органеллы в соответствующий раствор и потом подвергнуть его центрифугированию.
Сейчас самые богатые перспективы будущего практического применения открываются в двух областях исследований: синтез различных углеводов и синтез азотистых соединений, особенно белков.
В последние годы интенсивно изучают фотосинтез углеводов, при котором световая энергия, поглощенная хлорофиллом, вызывает образование Сахаров из углекислого газа и воды. Производительность зеленого растения часто бывает ограничена концентрацией углекислого газа в воздухе (около 0,04%). В закрытом помещении, например в теплице, для того чтобы увеличить продуктивность растений, эту концентрацию можно повысить. Источником достаточно дешевого углекислого газа могут быть побочные продукты нефтепереработки.
