Új Szó - Vasárnap, 1981. január-június (14. évfolyam, 1-25. szám)
1981-02-22 / 7. szám
tudomAhy TECHNIKA Mit várhatunk a biotechnikától? A biotechnika, amely mikroorganizmusokat, állati és növényi sejteket használ különböző technológiai folyamatokban, az ipari anyagfeldolgozás új útjait nyitja meg. Jövőbeli hatását az iparra és a gazdaságra a miroelektroniká- hoz lehet hasonlítani. Már az eddigi eredményekről is eléggé hosz- szú listát lehetne összeállítani. Ezek sora az antibiotikumokkal, az oltóanyagokkal és gyógyszerekkel kezdődik, s folytatható az új takarmányfélék, élelmiszerek gyártásával, az ipari és a klinikai célú enzimtechnológiák fejlesztésével, a biológiai rendszerek használatával az energetikában, egészen a különböző hulladékok eltávolításáig, illetve újrahasznosításáig, aminek főleg környezetvédelmi jelentősége van. Az emberiség kénytelen-kelletlen kezd hozzászokni az állandó energiahordozó-hiányhoz, ami tulajdonképpen hasznos is, mert gátat vet az esztelen pazarlásnak. A kiúthoz a biotechnikával is közelebb kerülhetünk. A legtöbb előrejelzés szerint a jövőbeli energiatervekben már jelentős szerepet szánnak a napenergiát hasznosító biológiai rendszereknek. A bio-fütőanyagok létrehozásának egyik legismertebb módja a metán előállítása biológiailag lebontható hulladékanyagokból. Ugyancsak perspektivikusnak ígérkezik más energetikai anyagok gyártása fermentálással. Igen sokat Ígérő a brazil program, melynek során etanolt állítanak elő cukornádból és maniókából. A brazil elképezlések szerint a programnak több eredménye is lehet: egyrészt csökkenteni tudják a kőolaj behozatalát, ha etanolt kevernek a gépkocsik üzemanyagához, másrészt az etanol etilénné való feldolgozásával fejleszteni tudják hazai vegyiparukat. Gazdaságilag még nem fogadható el az a biotechnikai eljárás, amely megújítható energiaforrásként a hidrogén fotobiológiai előállítását tervezi, vagy amelyik villamos energiát próbál biológiai úton generálni. Ezek a kísérletek még hosszú évekig eltartanak, amíg eredményeik a gyakorlatban is megvalósíthatók lesznek. De nemcsak a hagyományos energiahordozók fogynak, hanem egyes tömegesen használt fémek is. Erősen fogyóban vannak a nagy fémtartalmú ércek, és egyre több energiát igényel a kis fémtartalmú ércek feldolgozása. Ezért igen vonzónak látszik az a módszer, amely a kis értékű ércekből, vagy kohászati hulladékokból mikroorganizmusok segítségével nyeri ki a fémet. Az energiaszükséglet fedezése mellett az emberiség másik nagy gondja a környezet védelme. Az ipari folyamatok rendkívül nagy mennyiségi növekedése, az új technológiai eljárások megjelenése, valamint a mezőgazdaságban a különböző peszticidek alkalmazása óriási mértékben megnövelte a szennyezés elvezetésével, illetve felszámolásával járó problémákat. Át kell állni az eldobás filozófiájáról arra a szemléletre, amely a hulladékot potenciális nyersanyagforrásként kezeli. Ugyanakkor a sokszor igen mérgező ipari hulladékvizek tisztítási problémáinak a megoldása a biotechnikai elvek alkalmazását is előtérbe hozza, s így a hulladékvizek méregtelenítésére kifejlődött az enzimtechnika. Az emberiség harmadik nagy - és növekvő - gondját, a táplálékhiányt sem lehet említés nélkül hagyni. A táplálékkészitéshez az emberiség régóta használja a mikroorganizmusokat, például a kenyér, a sajt, a bor, és a savanyúságok készítéséhez. Az elmúlt két évtizedben azonban szinte drámai módon megnőtt a mikroorganizmusok felhasználása a világban eluralkodó fehérjehiány leküzdésére. Jelentős kutatásokat végeztek, és nagy beruházásokat tettek az egysejtű vagy mikrobás fermentációs eljárással. A mikrobás protein előállításának másik módja, hogy olcsó és nagy tömegben rendelkezésre álló alapanyagból készítenek fehérjét. A petróleum ilyen értelmű felhasználása az alapanyag növekvő ára miatt nehézségekbe ütközik. Biztatónak mutatkozik azonban a metanol felhasználása erre a célra. A biotechnika nagyon sok tudománnyal érintkező terület, ezért nem véletlen, hogy fejlődése szorosan összefügg például az enzi- mológia, a genetika, a vegyipar, valamint a mikroelektronika fejlődésével. Az utóbbi például lehetővé teszi, hogy a biotechnikában alapvető fontosságú fermentációs folyamatokat automatizálni lehessen, amivel a folyamatok pontossága is növelhető. (Műszaki Élet) Az erjesztőkádtól a A biotechnológia minden eljárásához két komponensre van szükség: a kiindulási alapanyagra és a katalizátorra. Ez a katalizátor lehet mikroorganizmus vagy enzim. A reakció folyamán, amely erjesztökádban, fermenterben, vagy valamilyen reaktorban játszódik le, a kívánt termék keletkezik. Ezt a terméket ezután megfelelő berendezésekben centrifugálással, desztil- lalassal. kicsapatással vagy kromatográfiai módszerrel elkülönítik, izolálják. A folyamatnál a legfontosabb egyrészt a tisztaság és a sterilitás, mert az előállított terméket leggyakrabban élelmiszerként, vagy gyógyszerkészitéshez használják, másrészt az, hogy a folyamathoz alkalmazott tiszta kultúrák ne legyenek fertőzve más csírákkal. A biotechnológiai folyamatoknál alkalmazott mikroorganizmusok részére biztosítani kell a kedvező növekedési feltételeket. Miután ehhez sokféle tényezőt kell figyelembe venni, ez ko- rántsen egyeszerü feladat. Az alkalmas mikroorganizmusok kiválasztása osztályozással történik. Az egy bizonyos eljáráshoz használható törzseket tovább szaporítják. Genetikai változtatásokkal nagy teljesítményű törzseket lehet kitenyészteni, amelyek az eljárás műszaki feltételeihez jól illeszkednek. Mivel a mikrobiológiai eljárást ismételten reprodukálni kell, az alkalmazott baktériumtörzsek megtartása rendkívül fontos. Sok esetben jól bevált az alacsony hőmérsékleten, folyékony nitrogénben való konzerválás. A mikroorganizmusok növekedésük során biokémiai reaktorig meghatározott fejlődési fázisokon mennek át... Az első, késleltetett fázisban még nincs osztódás. Ekkor elsősorban azok az enzimek képződnek, amelyek lehetővé teszik az űj táptalajon történő növekedést. Az ezután következő arit- metikus fázisban már gyors növekedés figyelhető meg. Ekkor a szubsztrátum lebontásával sejttömeg képződik. Az ezt követő fázisban már megkezdődik a kultúra elhalása. Ekkor anyag- cseretermékek halmozódnak fel. A mikroorganizmusok a biotechnológiában primermetabolitok és szekundermetabolitok előállítására, sejtalkotók kinyerésére (enzimek, nukleinsavak), élelmiszeri technológiai folyamatok segédanyagaként (kenyérsütés) takarmányfélék átalakítására, vagy közvetlen takarmányként hasznosíthatók. A primermetabolitokhoz tartoznak a vitaminok (B 12), az L - aminosavak (glutamin, lizin) a citromsav és az ecetsav. Az alkohol és az ecetsav erjesztéses előállítása a legtöbb ipari országban csak az élelmiszeripari igényeket elégíti ki. Az ipari felhasználásra szánt alkohol és ecetsav túlnyomó részét kémiai úton kőolajból állítják elő. Ez azonban gyorsan megváltozhat, ha az egyre kevesebb és drágább kőolaj takarékoskodásra kényszerít. Ez a metanol és a butanol mikrobiológiai úton történő előállításának négy méretű elterjedéséhez fog vezetni, különösen a fejlődő országokban, ahol nagy mennyiségű keményítő és cukor alapanyag áll rendelkezésre. , (Technika) Mi a génsebészet? Az öröklődés titkait fürkésző genetika történetében alighanem minden idők legnagyobb frontáttörését a génsebészet, szakmai meghatározással a mesterséges DNS rekombináció hozta. Alkalmazásával a baktériumok olyan anyagok előállítására kényszeríthetők, amelykről korábban a kémikusok még álmodni sem mertek. Egy genetikai „műtét" segítségével az átprogramozott mikrobákat be lehet fogni drága gyógyszerek termelésére, de a parányi élőlények - ha megfelelő utasítást kapnak - képesek eltüntetni az ipari hulladékot, vagy akár felfalni a tengeri katasztrófák során vízbe ömlött kőolajat is. A génsebészet világraszóló találmánya - több jelentős részfelfedezés után - igazán csak ötéves múltra tekinthet vissza. Maga a génsebészet elnevezés arra utal, hogy eqy élő sejtből kiemelik a biológiai tulajdonságokat hordozó géneket, majd azokat egy másik organizmuséval illesztik össze. A gének dezoxiribonukleinsavakból (DNS) álló molekulái irányítják az egyes sejtek, így végső soron az élő szervezet működését attól kezdve, hogy az ember szőke vagy barna, egészen addig, hogy miképpen valósul meg egy-egy emberi tulajdonság. Már a génsebészet úttörői is megállapították, hogy ha egy magasabb rendű szervezet génjeit baktériumokba ültetik, akkor az újonnan létrejött parányi élőlények a magasabb rendű szervezet utasításit fogják majd követni. Talán felesleges mondani, hogy e felfedezés világszerte megmozgatta a tudósok képzeletét, és gombamódra szaporodtak a génlaboratóriumok - főleg a gyógyszer- és más nagymonopóliumok millió dollárokra rúgó anyagi támogatásával. Ezek rövid idő alatt látványos sikereket értek el, megnyitva az utat egy teljesen új, élenjáró iparág, a bioipar szédületes iramú fejlődése előtt. A génsebészetben úttörő amerikai vállalkozások közül a Gene- tech Inc. 1978-ban emberi inzulint állított elő „megoperált“ baktériumok segítségével. Egy másik nagy génintézmény, a Cetus Corp. kutatói megtalálták az interferon termeléséért felelős gént. Mások emberi növekedési hormont állítottak elő génsebészeti manipulációval. Az új módszer és a gyógyszer nagyszerűségének szemléltetésére csak annyit, hogy korábban egy törpenövésben szenvedő gyermek eredményes kezeléséhez hagyományos eljárással ötven holttestből kellett az agyalapi mirigyet eltávolítani a növekedés megindításához szükséges hormonkészítmény előállításához. A génsebészeti „műtét" sikere elsősorban attól függ, hogy az információkat rejtő DND fonalat be lehet-e helyezni a baktériumokba. A genetikusok első lépésként a kiválasztott gént izolálják, majd hozzálátnak a biológiai összekapcsoláshoz. Elvágják a termelésre állítani kívánt baktériumok génláncait és ezekbe behelyezik az új DNS-t. Sikeres operáció esetén a baktériumok osztódásakor minden esetben az új génutasításnak megfelelő egyedek jönnek létre. A génsebészettel előállított élőlények azonban súlyos kérdéseket is felvetnek, mindenekelőtt a biztonság problémáját. Amikor első ízben sikerült a mesterséges DNS rekombináció, sokan - és nem kevés okkal - attól rettegtek, hogy soha nem tapasztalt veszélyes baktériumszörnyek jöhetnek létre, járványos, gyógyíthatatlan betegségeket terjesztve a világon. Noha azóta kiderült, hogy ezeket a veszélyeket részben eltúlozták, minden országban, ahol a DNS-rekombinációval kísérleteznek, szigorú rendszabályokat léptettek életbe, és csak olyan gyengített baktériumtörzseket tenyésztenek ki, amelyek, ha véletlenül ki is jutnak a laboratóriumból, azonnal elpusztulnak (Heti Világgazdaság) A génsebészet perspektívái A genetikai manipulációk távolabbi céljai emberi vonatko- zásúak: sok olyan betegség ismeretes, aminek az alapját öröklődő génhibák képezik. Vagy arról van szó, hogy hiányzik egy szükséges gén, és ennek következtében nem termelődik valamilyen fehérje, vagy pedig a meglevő gén hibás. Elvileg lehetséges, hogy egy hiányzó gént baktériumban felszaporítva bejuttassanak emberi sejtbe, vagy pedig a hibás gént egészségesre cserélve megszüntessük a betegséget. Amíg azonban idáig eljutunk, addig az eddig elért eredményeket és módszereket is hasznosítani kell. A génsebészet persektívái szinte beláthatatlanok, és a rengeteg pozitív eredmény mellett ott sorakoznak azok a szükséges tilalmak, amelyek megakadályozzák, hogy ezek a kísérletek veszélyesek legye'nek az emberiség számára. Az etikai kérdések megvitatására konferenciákat tartottak, s irányelveket alakítottak ki az elvégzendő kísérletekkel kapcsolatban. Ezeknek az irányelveknek a figyelembevételével - remélhetőleg - veszély nélkül lehet továbbhaladni a rendkívül izgalmasnak ígérkező úton. (Dr. G. J.) y Alkohol - cellulózból Amerikai és NSZK-beli szakemberek olyan berendezést fejlesztettek ki, amely alkalmas különböző mezőgazdasági hulladékok - fürészpor, használt újságpapír stb. - cellulóztartalmának glukózzá való lebontására. Ez utóbbi azután alkohollá fermentálható (erjeszthető). A cellulóz lebontására két módszer ismeretes, az enzimes és a vegyszeres hidrolízis. A kísérletek során a utóbbit alkalmazták, s berendezésül egy eredetileg műanyagok extrudálására szolgáló, átalakított csigaprést használtak, amelyben nagy nyomáson és magas hőmérsékleten híg kénsavoldat segítségével hajtották végre a cellulóz lebontását. E kísérleti készülékkel naponta 2,4 tonna cellulózt tudtak átalakítani mintegy 700 kilogramm glukózzá. A szerzett tapasztalatok alapján most egy napi 300 tonna cellulózhulladék folyamatos feldolgozására alkalmas berendezést építenek. A cellulóztartalmú hulladékokból nyert alkoholt - amelynek előállítási költsége 50 százalékkal alacsonyabb az egyéb származékú alkoholokénál - akár gépjármüvek hajtóanyag-adalékaként is fel lehet használni. A mellék- termékként jelentkező lignin kazánokban eltüzelhető. (T. V.) Hippokratész óta az öregedésről több mint kétszáz elmélet született. Ám a tudósok csak napjainkban jutottak közelebb az öregedési mechanizmus titkának megfejtéséhez és az életmeghosszabbítás problémájának megoldásához. A Szovjetunió egyes területein gyakran találkozhatunk 100 éves vagy ennél idősebb korú emberekkel. Nemrég a Kijevi Gerontológiai intézet munkatársai 40 ezer magas életkorú embert vizsgáltak meg. Érdekes következtetésre jutottak: a magas életkorú emberek főleg falun élnek, családi kapcsolataikban, a szakmaválasztásban az állandóság jellemzi őket, mértékletesek a szeszfogyasztásban és a dohányzásban, ám közülük csupán 8,4 százalék a vegetáriánus. Az intézetben végzett kutatások célja, hogy meghosszabbítsák az ember életét. De vajon milyen következményei lesznek ennek az irányzatnak? Több tudós úgy véli, hogy az életkor hosszabbodásával csak az emberi szenvedések hosszabbodnak. A hosszú élet titka A szovjet gerontológia célja: az ember aktív életének a meghosz- szabbítása. Az állatokon már kipróbáltak néhány fehérjeinhibitort, azaz olyan anyagokat, amelyek a szervezetben lejátszódó, nem kívánatos reakciónál fékező szerepet töltenek be. Ez lehetővé tette, hogy korukat 30 százalékkal növeljék. Mielőtt azonban a klinikai gyakorlatban felhasználnák az anyagokat, ki kell próbálni az egészséges emberekre gyakorolt hatásukat. És ez nem egyszerű, hiszen gyakorlatilag csak egy évtized múlva tudják az eredményt ellenőrizni. Vlagyimir Nyikityin harkovi tudós bebizonyította, hogy a meny- nyiségileg elégtelen, de minőségileg teljes értékű táplálék az élet meghosszabbításának fontos tényezője. A legfontosabb feladat azonban az, hogy a lehető leggyorsabban megfejtsék a hosszú élet genetikai kódját. Ugyanis a kijevi tudósok feltételezték, hogy az öregedésnél olyan gén kapcsolódik be amely korábban nem működött. Ezt a gént kell megtalálni és befolyásolni. APN - LV 1981. II. 22. 16 ÚJ SZÚ
