|
Оглавление
Предисловие ко второму изданию
Переиздание монографии «Водородные бактерии и карбоксидобактерии», приуроченное к 90-летию со дня рождения ее автора, выдающегося ученого-микробиолога академика Георгия Александровича Заварзина, — это, безусловно, важное событие, которое связано с неиссякаемым интересом к этим удивительным по своим свойствам микроорганизмам и их огромным биотехнологическим потенциалом. Достижения современной биологии, приведшие к формированию и развитию физико-химической биологии и комплекса новейших направлений биотехнологии качественно влияют на многие сферы человеческой деятельности и все в большей степени становятся востребованными, способствуя решению ключевых проблем нового тысячелетия. Многообразие форм микромира и новые знания в области физики и химии живых систем позволяют конструировать биологические системы различной степени сложности и организации для синтеза широчайшего спектра ценных макромолекул различной структуры. Хемолитотрофные водородокисляющие бактерии, для которых основным ростовым субстратом служит водород, — перспективные продуценты в различных биотехнологических процессах. Эти уникальные микроорганизмы, относящиеся к микрофлоре рассеяния, окисляя водород кислородом на границе окислительной и восстановительной зон, удовлетворяя тем самым свои потребности в энергии, отвечают за сток водорода в природе. Водородные бактерии имеют огромный биотехнологический потенциал в качестве звена замкнутых систем жизнеобеспечения человека, предназначенных для дальних космических миссий, а также, как продуценты востребованных целевых продуктов — ферментов, аминокислот, белка, разрушаемых биопластиков и многого другого. Еще более экзотичны аэробные карбоксидобактерии, для которых реакция окисления монооксида углерода в диоксид углерода является энерго¬дающей, а окисленный диоксид углерода служит источником конструктивного метаболизма. Карбоксидобактерии в составе почвенных микробиоценозов отвечают за связывание монооксида углерода, снижая риск накопления этого грозного соединения в урбанизированных регионах и спасая тем самым человечество от «мирового угара», а также открывают перспективу микробного биосинтеза на синтез-газе и доступных промышленных источниках водорода, загрязненных СО. Систематические исследования водородокисляющих бактерий были развернуты во второй половине прошлого века в США, Японии, ФРГ и ряде других европейских стран. В России вдохновителем и организатором работ по водородному биосинтезу стал Г. А. Заварзин. Под его руководством и при непосредственном участии из различных географических зон было выделено, систематизировано и изучено множество штаммов новых микроорганизмов способных к окислению водорода, а также монооксида углерода, которые Георгий Александрович щедро передавал для исследования в научные организации нашей страны (Институт медико-биологических проблем, ВНИИсинтезбелок, Институт биохимии им. А. Н. Баха и др.). Изучение водородокисляющих бактерий и водородного биосинтеза красноярскими биофизиками (в ту пору — отдела биофизики Института физики им. Л. В. Киренского АН СССР) было начато в 1968 г. Это стало возможным исключительно благодаря сотрудничеству с коллективом отдела литотрофных микроорганизмов Института микробиологии АН СССР, основателем и руководителем которого многие годы был Г. А. Заварзин. В Красноярск в числе других культур Георгием Александровичем был передан штамм Z-1 (Z-означает, что штамм выделен в лаборатории Заварзина) водородокисляющей бактерии Alcaligenes eutrophus, отличаю¬щийся высокой скоростью роста и исключительной продуктивностью, который мы бережно храним и продолжаем с ним работы с того времени. За многолетний период исследований в Институте биофизики СО РАН пройден путь от культивирования бактерий в малых лабораторных аппаратах до первого отечественного опытного производства на водороде. Среди основных реализованных научных направлений — «водородный биосинтез для систем жизнеобеспечения человека»; «водородные бактерии — новый источник белка»; «водородный биосинтез и разрушаемые биопластики». Впервые в мировой биотехнологической практике были разработаны и реализованы процессы биосинтеза белка одноклеточных и разрушаемых биопластиков на синтез-газе. Все эти работы состоялись, безусловно, благодаря Г. А. Заварзину, который многие годы сотрудничал с нашим коллективом и поддерживал наши изыскания. Начатые благодаря этому сотрудничеству исследования активно продолжаются в настоящее время. Книга Г. А. Заварзина «Водородные бактерии и карбоксидобактерии», раскрывающая специфику их роста и метаболизма, а также роль этих бактерий в биосферных процессах и их биотехнологический потенциал, наряду с другими изданиями («Литотрофные микроорганизмы», 1972, 2-е изд. М.: URSS, 2023; «Фенотипическая систематика бактерий. Пространство логических возможностей», 1974, посл. изд. М.: URSS, 2023; «Бактерии и состав атмосферы», 1984, 3-е изд. М.: URSS, 2018; «Какосфера. Философия и публицистика», 2011; «Избранные труды», 2015 и др.), продолжает собой блестящую серию научных трудов этого выдающегося ученого, внесших огромный вклад не только в систематику и физиологию литотрофных микроорганизмов, составивших основу для становления водородного биосинтеза, как нового и перспективного направления микробиологии и практической биотехнологии, но также и в развитие знаний о фундаментальной роли и значении микроорганизмов в функционировании глобальных биосферных циклов, их планетарной функции, включая историю формирования биосферы в целом. Сегодня труды Г. А. Заварзина приобретают особую значимость и востребованность. Связано это с необходимостью решения экологических проблем в связи с увеличением масштабов загрязнения биосферы продуктами техносферы, вызывающих глобальные изменения климата, а также в связи с новым трендом перехода на безуглеродную энергетику. Об этом свидетельствует нарастающий поток зарубежных публикаций и проектов по развитию водородной энергетики, а также водородному биосинтезу и синтез-газу, как субстрату роста микроорганизмов для создания эффективных биосистем утилизации окислов углерода, для синтеза белка одноклеточных и разрушаемых биопластиков. Использование потенциала водородокисляющих микроорганизмов, черпающих энергию в реакции окисления водорода, реализуемой внутриклеточно, в физиологически мягких условиях и, что особенно важно, при эффективном преобразовании энергии в ценные продукты биосинтеза, — это путь естественного сопряжения магистральных направлений XXI века — водородной энергетики и биотехнологий на основе водородного биосинтеза. Эти линии технологического прогресса связаны между собой. Грядущее расширение масштабов водородной энергии ведет к удешевлению водорода, а это, в свою очередь, открывает дорогу водородной биотехнологии. Бесценный вклад Георгия Александровича Заварзина в мировую микробиологию высоко значим. Сегодня его труды, открытия и ценные штаммы микроорганизмов, полученные под его руководством, широко используются специалистами микробиологами и биотехнологами повсеместно. Книга Г. А. Заварзина «Водородные бактерии и карбоксидобактерии» адресована микробиологам и биотехнологам, преподавателям и студентам биологических факультетов университетов, а также всем читателям, интересующимся многообразием микромира, его биосферной ролью и практическим потенциалом.
Профессор Т. Г. Волова
Об авторе
 Заварзин Георгий Александрович Выдающийся микробиолог, естествоиспытатель и мыслитель. Академик РАН. О своем пути в науке он писал так:
«Моей постоянной внутренней задачей в науке было стремление выявить те общие законы и условия, которые лежат над наблюдаемым мною частным явлением... Свою область знаний о функциональной роли микробов в природе я назвал „природоведческой микробиологией“, и если кому-то это название кажется слишком школьным, то я отвечу, что именно в школе мы усваиваем наиболее стойкие общие понятия и движемся дальше в своей специальности все более узким коридором, забывая о здании, в котором этот коридор проложен... По прошествии 50 лет блужданий в стороне от торных путей, подальше от main stream, я обнаружил, что постоянно шел к одной цели — к пониманию того, что представляет собой „планета бактерий“». |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||