Нанотехнології в аграрній сфері
Нанотехнологія сьогодні ще знаходиться на початковій стадії розвитку, оскільки основні відкриття, які очікуються в цій новій галузі науки, поки що не зроблені. Проте низка виконаних досліджень дала змогу одержати цікаві практичні результати. Зазначено, що нанотехнологія - наступний логічний крок роз...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Schriftenreihe: | №9 |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/553 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Нанотехнології в аграрній сфері / Ф. Адамень // Вісн. НАН України. — 2007. — N 9. — С. 15-17. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-553 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-5532008-04-24T12:00:19Z Нанотехнології в аграрній сфері Адамень, Ф.Ф. Статті та огляди Нанотехнологія сьогодні ще знаходиться на початковій стадії розвитку, оскільки основні відкриття, які очікуються в цій новій галузі науки, поки що не зроблені. Проте низка виконаних досліджень дала змогу одержати цікаві практичні результати. Зазначено, що нанотехнологія - наступний логічний крок розвитку наукоємних виробництв. Сфера застосування нанотехнологій досить широка. Зокрема, в аграрній науці є чимало об'єктів, де вже давно слід скористатися унікальними можливостями нанотехнологій. 2007 Article Нанотехнології в аграрній сфері / Ф. Адамень // Вісн. НАН України. — 2007. — N 9. — С. 15-17. — укp. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/553 uk №9 С. 15-17 Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Статті та огляди Статті та огляди |
| spellingShingle |
Статті та огляди Статті та огляди Адамень, Ф.Ф. Нанотехнології в аграрній сфері №9 |
| description |
Нанотехнологія сьогодні ще знаходиться на початковій стадії розвитку, оскільки основні відкриття, які очікуються в цій новій галузі науки, поки що не зроблені. Проте низка виконаних досліджень дала змогу одержати цікаві практичні результати. Зазначено, що нанотехнологія - наступний логічний крок розвитку наукоємних виробництв. Сфера застосування нанотехнологій досить широка. Зокрема, в аграрній науці є чимало об'єктів, де вже давно слід скористатися унікальними можливостями нанотехнологій. |
| format |
Article |
| author |
Адамень, Ф.Ф. |
| author_facet |
Адамень, Ф.Ф. |
| author_sort |
Адамень, Ф.Ф. |
| title |
Нанотехнології в аграрній сфері |
| title_short |
Нанотехнології в аграрній сфері |
| title_full |
Нанотехнології в аграрній сфері |
| title_fullStr |
Нанотехнології в аграрній сфері |
| title_full_unstemmed |
Нанотехнології в аграрній сфері |
| title_sort |
нанотехнології в аграрній сфері |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Статті та огляди |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/553 |
| citation_txt |
Нанотехнології в аграрній сфері / Ф. Адамень // Вісн. НАН України. — 2007. — N 9. — С. 15-17. — укp. |
| series |
№9 |
| work_keys_str_mv |
AT adamenʹff nanotehnologíívagrarníjsferí |
| first_indexed |
2025-07-02T04:19:05Z |
| last_indexed |
2025-07-02T04:19:05Z |
| _version_ |
1836507407373565952 |
| fulltext |
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 9 15
Ф. АДАМЕНЬ
НАНОТЕХНОЛОГІЇ В АГРАРНІЙ СФЕРІ
Одним із найважливіших напрямів за-
стосування нанотехнологій у біоло-
гії має стати цілеспрямована зміна відно-
син вірусів, бактерій, бактероїдів з вищи-
ми рослинами. Нині вдається досягти вза-
ємодії штучних наночасток з природними
об’єктами нанорозмірів — білками, нуклеї-
новими кислотами та ін. До науки ми по-
вернемося, а спочатку кілька слів про умо-
ви існування живих організмів.
Кожна жива істота у боротьбі за існуван-
ня, продовженням якого на певному ета-
пі є продукування потомства, стикається із
безліччю різноманітних за складністю за-
вдань. З навколишнього середовища необ-
хідно одержувати потрібні поживні речо-
вини та мінерали і в той же час позбавля-
тися відходів життєдіяльності, самостійно
синтезувати речовини, яких бракує, отри-
мувати енергію, необхідну для енергоєм-
них хімічних і фізичних процесів, знаходи-
ти прийнятних партнерів для обміну спад-
ковим матеріалом, піклуватися про потом-
ство, захищатися від хижаків — і все це в
мінливому, далеко не завжди сприятливо-
му довкіллі.
Вимоги, які висуває життя до кожного
окремого організму, не тільки численні й
різноманітні — дуже часто вони ще і супе-
Нанотехнологія сьогодні ще знаходиться на початковій стадії розвитку,
оскільки основні відкриття, які очікуються в цій новій галузі науки, поки що
не зроблені. Проте низка виконаних досліджень дала змогу отримати цікаві
практичні результати. І можна впевнено говорити, що нанотехнологія —
наступний логічний крок розвитку наукоємних виробництв. Сфера засто-
сування нанотехнологій досить широка. Зокрема, в аграрній науці є чимало
об’єктів, де вже давно слід скористатися унікальними можливостями нано-
технологій. Про це розповідає автор даної публікації.
© АДАМЕНЬ Федір Федорович. Доктор сільськогосподарських наук. Академік Української академії
аграрних наук (Сімферополь). 2007.
речливі. Неможливо оптимізувати складну
систему відразу за всіма параметрами: щоб
домогтися досконалості в чомусь одному,
доводиться жертвувати іншим. Тому еволю-
ція — це вічний пошук компромісу, і звід-
си випливає неминуча обмеженість можли-
востей будь-якої окремо взятої живої істо-
ти. Найпростіший і ефективний шлях по-
долання цієї обмеженості — симбіоз, тобто
кооперація «фахівців різного профілю». Та-
кою є кооперація рослин з мікроорганізма-
ми, здатними переводити з атмосфери азот,
якого на кожний квадратний метр поверх-
ні земної кулі припадає 8 тонн (на гектар
80 тис. тонн), або похованої в ґрунті орга-
ніки в доступну для рослин форму (амоній,
NH4+). Встановлено, що для фіксації ат-
мосферного азоту необхідно витрачати ве-
личезну кількість енергії, оскільки основ-
на частина біосферного азоту міститься в
атмосфері у хімічно інертній молекуляр-
ній формі (N2). В той же час бульбочкові
бактерії ощадливіше використовують енер-
гію, необхідну для фіксації азоту, зачіпаю-
чи 3—4 г вуглеводів на 1 г азоту, азотфік-
суючі бактерії витрачають 50—100 і більше
грамів на фіксацію 1 г азоту.
Ризобії, що живуть у бульбочках, забез-
печують рослину амонієм, натомість отри-
16 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 9
муючи весь комплекс елементів живлен-
ня, в першу чергу — вуглеводи, утворю-
вані в ході фотосинтезу. Між рослинним і
бактерійним компонентами симбіотично-
го комплексу склалася ефективна і гнучка
система взаємної координації та регуляції.
Наприклад, спеціальні ферменти рослин,
що працюють тільки в бульбочках, «піклу-
ються» про те, щоб концентрація кисню в
центральній частині бульбочки, де живуть
ризобії, була якнайнижча (і вона там дій-
сно нижча, ніж в атмосфері, на 5—6 поряд-
ків). Біохімічна і генетична інтеграція сим-
біотичного комплексу доходить навіть до
того, що активність деяких рослинних ге-
нів регулюється бактерійними білками-
регуляторами.
Зараз фіксація молекулярного азоту
бак теріями роду Rhizobium в умовах симбі-
озу характерна для великої групи рослин
бобів. Разом з тим є ще близько 100 ви дів
інших рослин, на коренях яких розвиваю-
ться специфічні для кожної рослини буль-
бочкові бактерії.
Можна стверджувати, що симбіоз — не
просто дуже поширене явище. Це магі-
стральний шлях еволюції, без якого про-
гресивний розвиток життя на Землі був би
украй складним, якщо взагалі можливим.
На симбіозі було засновано багато найваж-
ливіших ароморфоз (прогресивних пере-
творень), з яких, нагадаємо, найзначніша —
формування еукариотичної (ядерної) клі-
тини, тієї відправної точки, з якої надалі
розвинулися всі вищі форми життя (твари-
ни, рослини, гриби).
Проте це явище у величезному світі жи-
вої природи ще дуже обмежене, як і виро-
щування бобових рослин, і тому світове
землеробство вимушене щорічно затрачу-
вати величезну кількість енергії і матері-
альних засобів на виробництво мінераль-
ного азоту добрив, собівартість яких з кож-
ним роком різко зростає.
На прикладі симбіозу природа дає нам
урок того, як можна розв’язувати складні
питання позитивної взаємодії мікроорга-
нізмів і вищих рослин, як у період напру-
женої енергетичної кризи можна обходити-
ся меншими витратами енергії. В цьому, на
наше переконання, і полягає необхідність
застосування в повному обсязі нанотехно-
логій у біології.
Молоді бульбочкові бактерії розміром
0,5—0,9; 1,2—3,0 мк не спороносні, рухомі,
грамнегативні, аеробні, величина їх у тися-
чі разів більша нанометра, і, застосувавши
нанотехнології, їх можна забезпечити ін-
формацією або використати як «бактерію-
візника», що дасть можливість здійснити
симбіоз не тільки з бобами, а й іншими ро-
динами культурних рослин.
Така конструкція цілком може стати ре-
альністю за умов правильно поставленого
завдання і безумовно повного фінансуван-
ня досліджень. Науковий потенціал і база
для проведення таких досліджень в Україні
є: Інститут сільськогосподарської мікробіо-
логії УААН, Інститут агроекології УААН,
Південний біотехнологічний центр у рос-
линництві УААН, Інститут захисту рослин
УААН, Інститут фізіології рослин і генети-
ки НАН України, Інститут клітинної біоло-
гії і генної інженерії НАН України, Інсти-
тут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Забо-
лотного НАН України.
В Українській академії аграрних наук
накопичено великий досвід і науково-до-
слідний матеріал з питань азотфіксації,
створений великий банк штамів азотфік-
суючих бактерій. Такі дослідження за умов
належного фінансування вже могли б бути
розпочаті, проте засобів на вирішення акту-
альних завдань біотехнології, не говоримо
навіть про нанотехнології, не виділяють.
Спектр застосування нанотехнології в
аграрному виробництві досить широкий.
Усім відома проблема з американським «гос-
тем» наших полів — колорадським жуком.
Що тільки не пропонували для боротьби з
ним — від сильнодіючих отрут до трансген-
ної картоплі, яку вже за даними Інституту
ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2007, № 9 17
картоплярства УААН успішно поїдають
окремі особини цієї комахи. Ймовірно не
той шлях був вибраний для вирішення цієї
проблеми. Мінливість комах з урахуванням
їхньої чисельності та плодючості у багато
разів перевершує зміни, що відбуваються в
рослинах. Так чому не використати ці осо-
бливості і, застосовуючи нанотехнології, не
змінити, наприклад, кормову базу колорад-
ського жука — картоплю на осот? Фантас-
тика, але вона може стати реальністю.
Пригадується, у 70–90-ті роки минуло-
го століття у Криму було нашестя всеїдно-
го і зазвичай нешкідливого лугового мете-
лика. Він перепливав канали, за ніч спусто-
шував поля соняшнику і люцерни, буряку
і кукурудзи, але коли на шляху у нього по-
стало поле сої, відносно чисте від бур’янів,
він знищив усі залишки бур’янів і не тор-
кнувся сої. Ось так треба змінити «смаки»
колорадського жука, щоб йому хотілося ін-
шої їжі.
Рашид Башир, який працює над пробле-
мою доставки ліків у Центрі нанотехноло-
гій у Барці, зміг помістити наночастки на
поверхню бактерії, пов’язавши їх із відріз-
ками ДНК. Розміри наночасток — від 40 до
200 нанометрів, їх учені прикріпили на по-
верхню бактерії спеціальними молекулами-
лінкерами. На одній бактерії можна розміс-
тити до декількох сотень наночасток, роз-
ширивши таким чином кількість і «типи»
вантажів, які потрібно доставити.
Оскільки бактерії володіють природною
здатністю проникати в живі клітини, то на
сьогоднішній день вони є ідеальними кан-
дидатами для доставки ліків. Особливо це
цінно в генній терапії, де необхідно доста-
вити фрагменти ДНК за призначенням, не
вбивши при цьому здорову клітину. Після
того, як гени потрапляють в клітинне ядро,
воно починає виробляти специфічні білки,
коректуючи, таким чином, генетичне за-
хворювання. Як говорить Башир, так само
можна доставляти всередину клітин ліки,
або ж діагностичні агенти.
Цей метод міг би стати основополож-
ним у діагностиці та лікуванні сільсько-
господарських тварин, завдяки якому мож-
на було б на ранніх стадіях попереджувати
небезпечні епідемії і підвищувати стійкість
організму тварин до таких хвороб.
Тим паче, що багато вірусів мають розмір
10 нм, а 1 нм майже точно відповідає харак-
терному розміру білкових молекул (зокре-
ма, радіус знаменитої подвійної спіралі мо-
лекули ДНК дорівнює саме 1 нм). Тому
фундаментальні дослідження XXI сто ліття
в галузі нанотехнологій повинні обов’язково
націлюватися саме на вивчення механізмів
процесів на молекулярному рівні.
Ми повинні якнайшвидше розпізнати,
яким чином кожна частинка квантової сис-
теми «знає» про те, що відбувається з інши-
ми частинками, а вивчивши цей механізм,
застосувати його на благо цивілізації.
|