Микробы

Новый этап в развитии микробиологической промышленности связан с началом производства антибиотиков. Открытие антибиотиков и организация их производства считаются одним из важнейших достижений биологии XX в. Применение антибиотиков имело огромное значение в лечении инфекционных болезней. Необходимость же разработки для организации таких производств аппаратуры привела к резкому повышению значения технических наук в микробиологической промышленности.

Опыт производства антибиотиков оказал также принципиальное влияние на развитие других отраслей микробиологической промышленности. Микроорганизмы начали использовать в качестве продуцентов ряда веществ, для получения которых ранее использовали растения и животных, а также некоторых принципиально новых продуктов. Ферменты микроорганизмов (бактерий и грибов) все более вытесняют ферменты растительного и животного происхождения. В 1948 г. было показано, что с помощью микроорганизмов можно получать витамин Bia, который ни растения, ни животные не синтезируют. В СССР технология получения этого ценного витамина была разработана и внедрена В. Н. Букиным с сотрудниками.

Расширение сфер использования микроорганизмов в практических целях основывается на достижениях в изучении их физиологических и биохимических особенностей, а также познании механизмов регуляции процессов метаболизма.

До второй мировой войны в промышленности использовались сравнительно немногие микроорганизмы. Впоследствии в сферу исследований и практического использования начали вовлекаться многие группы этих организмов. Проводится усиленный поиск новых продуцентов в природе. Резко расширились исследования по селекции и генетике микроорганизмов. Использование физических и химических мутагенов позволяет значительно увеличить продуктивность исходных штаммов, а следовательно, и производительность предприятий.

Важным достижением промышленной микробиологии была разработка теории и широкое практическое внедрение непрерывного культивирования микроорганизмов. Эмпирически разработанные полунепрерывные системы культивирования, при которых через определенные промежутки времени отбирается часть среды и добавляется эквивалентное количество свежей среды, применялись давно. Например, так получали уксус по методу, разработанному в 1823 г. немецким ученым Шюценбахом. Непрерывное спиртовое брожение в батарее аппаратов было разработано в начале века С. В. Лебедевым. Однако широкое внедрение в промышленность метода непрерывного культивирования началось лишь во второй половине XX в. после разработки математй: ческой основы теории этого процесса, изучения основ регуляции роста и развития микроорганизмов, способов воздействия на их обмен веществ и создания аппаратуры для строгого контроля параметров культивирования.

Большое значение имело обнаружение способности некоторых микроорганизмов к сверхсинтезу аминокислот (С. Киносита и др., 1955). В результате было налажено промышленное производство микробиологическим способом глутаминовой кислоты, а впоследствии лизина и ряда других аминокислот.

Неуклонно возрастает количество видов сырья, используемого для микробиологического синтеза. Наряду с традиционными источниками углеродного сырья — углеводами применяют жидкие и газообразные углеводороды (н-парафины, природный газ и т.д.) и их окисленные производные (метанол, этанол); ведутся работы по использованию молекулярного водорода. Большое внимание уделяется применению различных отходов промышленности, сельского и лесного хозяйства.

На основе углеводородного сырья в 70-х годах в СССР впервые было создано многотоннажное производство кормовых дрожжей. Построены заводы-гиганты производительностью 50—240 т в год. Научные основы производства белковых веществ из углеводородов нефти были заложены в Советском Союзе работами Н. Д. Иерусалимского, Г. 1 . Скрябина, Е. Н. Квасникова иг - ряда других исследователей.

Б последнее время значительно расширились области применения продукции, полученной микробиологическим синтезом. Микробиология, внедрилась в такие традиционно небиологические производства, как получение энергетического сырья (биогаз), добыча нефти, металлов. Микроорганизмы все шире используются для трансформации. Например, при трансформации стероидного сырья получают кортизон, гидрокортизон, преднизолон и другие фармацевтические препараты.

С возникновением генной инженерии появилась возможность направленно создавать для промышленности микроорганизмы с заданными свойствами. Это значительно расширяет области практического использования микроорганизмов.

В заключение необходимо подчеркнуть, что одной из характерных черт научно-технического прогресса нашей эпохи является интеграция наук, которые не так давно были дифференцированы. Это вызвано необходимостью быстрейшего решения как фундаментальных, так и народнохозяйственных проблем. Именно это обусловило расцвет промышленной микробиологии. Только обогатившись методами смежных наук — химии, физики, математики, биохимии, молекулярной биологии и генетики, промышленная микробиология могла поставить и решить ряд актуальных проблем. В свою очередь достижения промышленной микробиологии оказывают глубокое влияние на развитие смежных наук.

Освоение «микробных богатств» природы только началось. Полагают, что мы знаем лишь около 10 % обитающих в ней мельчайших живых существ. Мир микроорганизмов дал человечеству уже очень многое. Нет сомнения, что дальнейшие исследовании позволят найти новые пути их широкого использования в народном хозяйстве, здравоохранении и для охраны окружающей среды.