Благодаря добытым бионикой, этологией и зоопсихологией знаниям сегодня в определенной степени облегчается розыск в живой природе нужных человеку животных-помощников, обладающих теми или иными способностями, а также в значительной мере расширяются возможности приручения диких животных, об одомашнивании которых мы еще недавно и не думали. Так, например, несколько лет назад на острове Флорес (Зондские острова) поймали маленького питона и стали его приручать. Вскармливали молоком и фруктами. Питон вырос, превратился в огромную змею. Несмотря на шестиметровую длину и массу 140 килограммов, он остался вполне домашним животным, стал ревностным помощником своего воспитателя в... сельскохозяйственных работах. Лазая по деревьям, он стряхивает с веток спелые плоды, оставляя на дереве еще не созревшие. На одной из сингапурских плантаций кокосовых орехов работают обезьяны. Они взбираются по голому стволу пальмы на огромную высоту и очень ловко собирают созревшие плоды.
Из морских животных первым кандидатом па одомашнивание ученые сейчас называют дельфина афалину.
Какова цель приручения и что практически полезного даст "домашняя" афалина? Прежде всего, помощь в рыболовстве. Дельфины - непревзойденные загонщики рыбных стай. При обмете сетями лучших загонщиков, чем дельфины, найти невозможно: здесь в полной мере можно использовать их прирожденные способности.
Ученые также надеются, что, приручив дельфинов, можно будет проникнуть с исследовательской аппаратурой в глубины морей и океанов, до сего времени недоступные человеку.
Чем же подкрепляется уверенность, что одомашнивание афалины возможно? У афалины есть важные особенности, благоприятствующие ее приручению: легко приобретаемые навыки при обучении, быстрая выработка условных рефлексов и стойкое их сохранение, оседлость, "чувство дома" - возвращение в определенные районы, положительная реакция на зов человека. Афалины положительно относятся к ласке, к поглаживанию и почесыванию тела, что можно использовать при дрессировке для поощрения и закрепления рефлексов.
В природе причудливо сочетается простое и сложное, очевидное и недоступное первому взгляду, привычное и оригинальное. И все же, как ни сложна и загадочна кудесница-природа, мы все больше и больше проникаем в ее тайны, и извечно интересующий нас мир животных постепенно превращается, говоря современным языком, в своеобразное универсальное "бюро добрах услуг". В нем человек может найти себе отличных помощников буквально на все случаи жизни. Шахтеры, металлурги, химики, рудоискатели, производители сложнейших полимеров, очистители сточных вод... - вот далеко не полный перечень "специалистов", найденных человеком в мире животных и используемых им сейчас в различных областях его практической и научной деятельности. Этот список "профессий" животных с каждым годом будет, несомненно, пополняться. Жизнь, разумеется, будет вносить в него свои коррективы. В ряде "профессий" по мере развития науки и техники отпадет нужда, и, наоборот, появится необходимость в других "специальностях" животных. Возможно, в будущем человек перейдет к планомерному выведению новых видов животных с необходимыми человеку способностями и качествами путем активного, направленного воздействия на их генетический код.
Пока человек подражает биологическим системам большей частью, так сказать, внешне: вместо жужжалец - металлические пластинки, вместо глаз - фотоэлементы, вместо нервных клеток - полупроводниковые, микроэлектронные схемы... Но когда биологи доберутся до сокровенных тайн живого, подчинят себе механизм наследственности, научатся управлять процессами жизни, тогда, возможно, бионики начнут создавать невиданные машины - бионические. Изделия в таких машинах будут выращиваться, как плоды, по законам "ростковой технологии" живой природы, только неизмеримо быстрее.
Бионика - одна из самых быстроразвивающихся наук нашего времени, мощный ускоритель научно-технической революции. Она обещает неслыханный расцвет производительных сил человечества, новый взлет науки и техники.
Глава первая. Труженики микромира
Обычно, когда мы слышим слово "микроб", в нашем сознании ассоциируется враг, мы думаем прежде всего о болезнях. Вероятно, людям трудно забыть тот гнетущий страх за здоровье и жизнь, который терзал их много веков подряд. Но давно уже канули в вечность времена, когда зловещие эпидемии чумы и холеры уносили миллионы человеческих жизней. Люди научились бороться и побеждать болезнетворные организмы. Пропал страх перед невидимыми и неведомыми врагами. Человек изучил мир микробов и нашел в нем не только врагов, но и друзей.
За миллионы лет эволюции природа создала множество микроорганизмов. Микробы существуют всюду, практически нет такого места, где бы их не находили. Отлично приспосабливаясь к различным условиям существования, они обитают на земле и в воздухе, во льдах Арктики и в горячих озерах, на горных хребтах и в морских глубинах. Больше всего микробов в земле.
Микроорганизмы - исключительно творческие многопрофильные "химкомбинаты". Так, например, один и тот же плесневый гриб может синтезировать то антибиотики, то ферменты, образовывать лимонную, глюконовую^ или иные кислоты. Микробы могут производить широкий ассортимент сложнейших полимеров с самыми разнообразными свойствами: различной окраски, эластичности, прочности, теплоустойчивости. Во время синтеза тех или иных веществ на "микрохимзаводе" царит идеальный порядок, биохимический аппарат клетки работает с удивительным постоянством, "технологический процесс" протекает с минимальным расходом энергии, в оптимальном для данных условий режиме. Меняя эти условия, можно "задавать" качество, вид и количество нужного нам продукта. Воздействуя на микробную клетку пучком сверхжестких рентгеновских лучей, можно изменять в ней некоторые биохимические процессы, а меченые атомы позволяют проследить путь этих превращений.
У микробов нет специальных органов для приема и переваривания пищи. Поэтому они обязательно должны находиться в среде, которая содержит питательные для них вещества в готовом виде. Такие вещества проникают в микроорганизмы сквозь их оболочку. Продукты питания микроорганизмов черезвычайно разнообразны: одним требуются сложные растительные или животные белки, другим - древесные отходы, третьим - атмосферный азот и углекислый газ. Учитывая это, в лабораториях и производственных условиях создают специальные искусственные среды, в которых растворены жизненно важные для микроорганизмов вещества, содержащие азот, углерод, фосфор, серу и другие элементы. Здесь микроорганизмы быстро размножаются и в процессе жизнедеятельности синтезируют нужные человеку лекарственные, пищевые, технические вещества. Микробы как бы специализируются на выработке определенных веществ, становятся микрогенераторами, лабораториями, "живыми фабриками" фантастической производительности. Ведь они очень многочисленны: в одном кубическом сантиметре жидкости может поселиться микробов во много раз больше, чем сейчас живет людей на Земле. А каждый микроорганизм способен переработать питательной среды в 30-40 раз больше, чем весит сам.
Исключительная скорость размножения, способность синтезировать самые различные органические вещества независимо от погодных и географических условий дают большое преимущество микробам по сравнению с сельскохозяйственными растениями и животными. Далеко не всегда способна состязаться с тружениками микромира и современная химическая промышленность. Возьмем, к примеру, одну из сравнительно последних установок для получения уксусной кислоты и других ценных продуктов прямым окислением сжиженного бутана по методу, предложенному академиком Н. М. Эмануэлем. Процесс протекает под давлением 50-60 атмосфер при температуре 150-170°С в колоннах из специальной кислотоупорной стали. А в природе аналогичный процесс окисления углеводов до кислот с помощью микроорганизмов, питающихся парафином, идет при комнатной температуре и нормальном давлении.
Природа потратила многие тысячелетия, чтобы в процессе эволюции отработать различные реакции, происходящие в живой клетке. По сути дела микробы - это богатейший склад химических реактивов. Только в теле микробов они находятся в наиболее благоприятной среде и имеют наилучшие условия для сохранности и возобновления. Задача людей - познать "технологические процессы" невидимок и научиться их использовать для решения самых разнообразных проблем.
Изучение и практическое использование уникальных физиологических способностей микробов в настоящее время идет в основном по трем направлениям. Первое и самое главное - организация крупнотоннажного промышленного производства различных продуктов и веществ непосредственно силами микроорганизмов. За последние 15-20 лет ученые перенесли из лабораторных колб и пробирок в заводские аппараты и установки множество различных микробов, которые выполняют около 1000 химических реакций. С их помощью ныне синтезируют многие антибиотики, витамины (B12, А и D2), которые небиологическим путем получить пока не удается. Во многих случаях применение микроорганизмов удешевило и упростило процесс производства. Например, использование микробов для получения гормона кортизона настолько упростило технологию его производства, что стоимость этого медикамента снизилась в 100 раз! С помощью микробов ученые научились получать никотиновую кислоту - витамин РР, производство которого химическим путем стоило очень дорого. А в 1970 году к микробиологам, работающим в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР, обратились химики. Они создали новый полимер - упругий, жаростойкий материал, необходимый нашей промышленности. Но разработать технологию получения промежуточных веществ, из которых, собственно, и строится полимер, химикам долгое время не удавалось. Задачу решили микробиологи. Они отыскали в своих "запасниках" микробы, которые умеют выполнять необходимые химикам превращения.
Второе направление, по которому идут ученые в использовании микроорганизмов, - построение комбинированных химико-биологических технологических систем.