История развития

Биотехнология (БТ) изучает всевозможные биологические системы и разрабатывает методики использования на практике микроорганизмов, растительных и животных тканей, полностью генетически модифицированных организмов, полученных искусственным путем. Интенсивно развиваться как наука начала в середине XX века, хотя многие биотехнологии, полученные эмпирическим путем, были известны издавна. К ним относятся такие микробиологические процессы:

• выпечка хлеба;
• сыроварение;
• виноделие;
• получение силоса.

В истории развития БТ условно выделяются три этапа. К первому относятся первые биотехнологические достижения человечества. Пекарни и пивоварни существовали еще в Месопотамии и на территории Египта и Древней Греции. Шумерской цивилизации было знакомо пивоварение, причем технологии были развиты для получения не менее двадцати сортов напитка. Микроскопические бактерии и грибы участвуют и в таких известных с античных времен процессах, как производство сыра, вина и льняного волокна.

С конца XIX века, когда Луи Пастер открыл наличие микроорганизмов в продуктах брожения, начался условный второй этап. Постепенное развитие вирусологии и микробиологии положило начало первым направлениям биотехнологии. Особое значение имело открытие структурного строения белков и применение вирусов для изучения клеточных организмов. Создание первых установок по производству метана позволило перерабатывать отходы сельского хозяйства в биологический газ и органические удобрения.

В середине XX века начинается производство антибиотиков в промышленных масштабах и как следствие — развитие фармацевтической науки и промышленности. Разрабатываются технологии получения при помощи микроорганизмов витаминов, аминокислот, ферментов и других органических соединений. Третий этап начался с 1972 года, когда путем встраивания чужеродных генов впервые была создана рекомбинантная ДНК и введен термин «биотехнология». С этого момента начинают развиваться генная и клеточная инженерия.

Основные направления

БТ является привлекательной отраслью для инвесторов во всем мире. Эксперты считают, что бизнесы, основанные на БТ, будут самыми прибыльными и быстро прогрессирующими в XXI веке. На этот момент ведутся исследования по созданию биодеградируемых полимеров, способных заменить используемые сейчас пластмассы и пластики. Такие материалы совершенно нетоксичны и пригодны к полной утилизации, что важно для сохранения приемлемых условий окружающей среды.

На основе БТ создаются уникальные методы защиты растений и природоохранные технологии. В перспективе появится возможность управлять жизнедеятельностью растений и животных путем конструирования необходимых генов и создавать живые организмы с заданными свойствами. Основные направления БТ:

• красное связано со всеми медицинскими вопросами и изучением генетического кода, его доля составляет более 70% всех исследований и разработок;
• зеленое занимается генными разработками для сельского и лесного хозяйства;
• белое работает над производством биотоплива;
• серое решает проблемы по защите экологии и утилизации отходов;
• синее занимается изучением и использованием природных ресурсов океана.

Биотехнология изучает биологические процессы и занимается разработкой методик использования живых организмов, которые могут применяться в промышленном производстве, основываясь на достижениях генной инженерии и биохимии.

Генные технологии занимаются извлечением гена или группы генов для соединения кодирующих элементов нужного продукта с молекулами ДНК, которые способны не только проникать в клетки чужеродного организма, но и размножаться в них. Таким способом были получены гормональные соединения инсулин и интерферон еще на начальных этапах развития генной инженерии.

Достижения и перспективы развития

Началу генетических исследований способствовало открытие в 1953 году Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном двойной спирали ДНК — макромолекулы, отвечающей за хранение, передачу и исполнение заложенной в живом организме генетической программы, отвечающей за его развитие и функционирование. Первый генномодифицированный продукт поступил в продажу в 1994 году. Это были томаты североамериканской торговой марки Flavr Savr. Через два года появилась на свет овечка Долли — первое животное, клонированное при помощи ДНК, полученного из молочной железы взрослой особи.

Главный вклад в развитие БТ ученых-генетиков на сегодня — расшифровка генома человека. Проект под таким названием начался еще в 1990 году и только в 2006 было объявлено, что исследователи секвентировали (описали) 99,99% человеческой ДНК. В результате появились технологии идентификации человека по ДНК и установления материнства или отцовства. Объем полученной информации настолько огромен, что его изучение может занять не меньше времени, чем описание.

Современные исследования ведутся в областях, объединяющих микробиологию, химию органических элементов, генетику, биохимию, и открывают пути решения различных проблем БТ. К ее задачам относятся:

• Создание и производство продуктов питания по новым технологиям.
• Выведение новых пород животных и производство животных кормов.
• Создание новых сортов растений.
• Изучение и создание штаммов полезных микроорганизмов и эукариотических клеток с целью получения новых соединений — гормонов, ферментов, антибиотиков и т. п.
• Применение биохимических методов для очистки сточных вод.
• Создание биологически активных инсектицидов и гербицидов для защиты растений.

Вмешательство в геном человека может уже в ближайшее время решить такие медицинские проблемы, как внутриутробное устранение наследственных заболеваний, формирование любых органов и тканей из стволовых клеток, выращивание белковой массы для производства продуктов питания, но здесь БТ сталкивается не только с научными проблемами, но и с аспектами этики и морали.

У генетических исследований всегда было немало противников, наиболее радикальные из которых требуют запретить все работы в этом направлении. Кроме того, у населения культивируется страх перед генномодифицированными продуктами, поэтому в некоторых странах они запрещены. В России введен мораторий на ввоз семян и выращивание ГМ-растений, но можно проводить с ними эксперименты.

Специальность биотехнолог

Такая профессия востребована и перспективна. Она подходит молодым людям, которые хорошо учились и сдавали экзамены в школе по предметам: химия, биология, физика и математика. Обучение может быть направлено на изучение БТ в целом или в одном из ее направлений. Личные качества, которыми желательно обладать, чтобы получать профессии, связанные с БТ:

• Высокий интеллект и аналитический склад ума.
• Любознательность и эрудированность.
• Нестандартное мышление.
• Терпение и наблюдательность.
• Целеустремленность и ответственность.
• Коммуникабельность.

В высших учебных заведениях можно получить основную профессию или прослушать дополнительный курс для получения второго образования уже состоявшимся профессионалам, например, врачам, по специальности биотехнология. Вуз лучше выбрать государственный, с высоким уровнем преподавания на ведущих кафедрах и хорошими материально-техническими ресурсами — оборудованными лабораториями, налаженными контактами в научном сообществе и возможных местах прохождения практики. Список университетов в Москве, имеющих биотехнологический факультет:

1. МГУ им. М. В. Ломоносова.
2. Аграрный университет им. К. А. Тимирязева.
3. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.
4. Исследовательский университет им Н. И. Пирогова.
5. РУДН.
6. РЭУ им. Г. В. Плеханова.

Кроме того, можно обучиться профессии биотехнолога в Московском государственном университете пищевых производств, СПбГУ и других учебных заведениях.

Вакансии и места работы

Биотехнологи могут работать в научно-исследовательских институтах, которые занимаются глобальными проектами по бионике, биофизике, микробиологии, генной инженерии и другим направлениям БТ. Исследования и разработки могут выполняться по заказу специализированных компаний или в чисто научных целях. Начинающий специалист обычно начинает карьеру с должности лаборанта химического анализа.

Имея склонность и стремление к научным открытиям можно зарекомендовать себя в научном мире. Особое направление БТ — биоинформатика, занимающаяся математическим и компьютерным анализом биологических процессов. Специалисты этого направления требуются во всех областях, связанных с БТ. В медицине все более широко применяются достижения БТ — от лечения генетических заболеваний до разработки новых методик хирургических операций. Вакансии, доступные для биотехнологов — микробиолог или вирусолог.

На фармацевтическом, косметологическом и пищевом производстве и на предприятиях агропромышленного комплекса всегда требуются специалисты, работающие с живыми организмами, — биофармакологи, лаборанты, контролеры технологического процесса, биотехнологи липидов и белков, биоинженеры клеток и тканей. Довольно большой процент выпускников вузов получает дополнительно педагогическое образование и осваивает педагогическую деятельность в области обучения специалистов по БТ.

Зарплата биотехнологов начинается с 20 тыс. рублей в месяц у молодых специалистов, по мере продвижения по карьерной лестнице можно зарабатывать около 35 тыс. рублей, в Москве — до 150 тыс. рублей.

Биотехнология актуальна и как прикладная наука, сконцентрированная на теоретических исследованиях и разработках.

Плюсы и минусы профессии

Основными положительными моментами при выборе специальности БТ являются актуальность и многозначность — возможность попробовать себя в самых разных сферах и компаниях, в том числе и иностранных, так как российские ученые высоко ценятся за рубежом. Профессионалы этого направления востребованы на рынке труда постоянно и есть вероятность появления новых отраслей человеческой деятельности, которые только формируются или еще даже не существуют. К другим плюсам можно отнести:

• респектабельность и престижность;
• высокую оплату труда при достаточном уровне квалификации;
• хорошие карьерные перспективы;
• моральное удовлетворение — возможность улучшить или спасти жизни многих людей;
• если есть талант и упорство — самореализация в науке.

Некоторые отрицательные моменты тоже присутствуют. Перспективы сильно зависят от места работы и руководства организации-работодателя — карьерный рост и зарплата могут не соответствовать желаемым. Не все специалисты могут осилить сложность заданий и повышенную ответственность на занимаемой вакансии. Некоторые сферы БТ, в частности, генная инженерия, испытывают негативное отношение религиозных деятелей и общественности.

Главными центрами развития БТ являются США и Европа. В России эта отрасль крайне привлекательна для инвесторов, но сложности состоят в выводе новых продуктов на рынок и большой длительности цикла от начала разработки проектов до запуска в производство. Тем не менее на рынке уже существует немало компаний, специализирующихся сугубо на биотехнологиях — Ohmygut, CardioQVARK, Инсилико, 3Д Биопринтинг Солюшенс и другие. Возможно, будущему специалисту-биотехнологу выпадет возможность работать именно в них.