W pogoni za cudowną zieloną pleśnią
Zapoznaną wielkość bardzo szybko wyniesiono do właściwej roli. Razem ze zmianą otoczenia zmieniła swe anonimowe imię na Pénicillium chrysogenum N.R.R.L. — 1951 B 25.
Jak sowicie opłacił się trud poszukiwań! Nowa pleśń zwiększyła wydajność produkcyjną przeszło pięciokrotnie, w stosunku do wydajności innych dotąd poznanych szczepów.
Dalsze szukanie nowych odmian pleśni w naturalnych źródłach biologicznych nie przyniosło już żadnych nowych sukcesów. Ustaliło się raczej przekonanie, że o znalezieniu wydajniejszych odmian trudno myśleć.
Czy powodzenie uczonych miało być wynikiem tylko szczęśliwego przypadku? Czy takim był by kres możliwości człowieka?
W obrębie poszczególnych szczepów pleśni znajdywano osobniki o lepszej i gorszej wydajność pracy. Zdolność do produkcji penicyliny — jak to wynikało z wyliczeń statystycznych — była cechą szczepową (raczej osobniczą), aniżeli gatunkową (zbiorową).
Jak ponownie zwiększyć wysiłek „pleśni-robotów“? Rosnąca znajomość ich biologii pozwoliła na ponowne podjęcie prób nad zwiększeniem wydajności wytwarzania penicyliny. Badania przeprowadzono, opierając się na nauce o zmienności i nowych zdobyczach eksperymentalnej genetyki. Tym razem były to poszukiwania osobników o największej zdolności pracy.
W instytucie Carnegie‘go udało się uzyskać szereg mutantów pleśni, z których jedne zatracały zupełnie, inne zyskiwały nowe cechy zwiększonego wytwarzania penicyliny. Szczep N.R.R.L. 1951—B 25 poddany naświetlaniu promieniami Roentgena wytworzył poszukiwaną mutację. Mutant wraz z nowym imieniem X — 1612, zyskał nowy rekord wydajności pracy, dwukrotnie lepszy od tego, który należał do szczepu wyjściowego.
Wkrótce padł nowy rekord ustanowiony przez dalszego mutanta. W ośrodku uniwersyteckim w Wisconsin zadziałano na szczep X—1612 promieniami pozafiołkowymi (lampy kwarcowej). Jeszcze jedna zmiana imienia na Q 176 i dalsze dwukrotne zwiększenie wydajności.
O ile przyjęlibyśmy wydajność oryginalnego szczepu Fleminga jako jednostkę produkcyjną, to końcowy mutant szczepu N.R.R.L. 1951— B 25 — X 1612 — Q 176 wytwarzał takich jednostek sto razy więcej.
Wyścig współzawodnictwa pracy w świecie pleśni, wytwarzających penicylinę, wygrała ostatecznie pleśń Q 176.
Ten sztucznie wytworzony „homunculus“ był osobnikiem gama w „nowym wspaniałym świecie“ pleśni. Był jednak zbyt wyspecjalizowany, aby wkrótce nie okazać swych braków.
Dalsze obserwacje miały dowieść przemożnego wpływu środowiska na kształtowanie się cech, nawet u takich sztucznie otrzymanych osobników, u których — jak by się mogło zdawać — proces zmienności został ukończony.
W nowocześnie prowadzonych hodowlach pleśni dla masowej produkcji penicyliny, pojawiają się dwa rodzaje: penicylina G i K, z których tylko penicylina G jest rodzajem pożądanym ze względu na swe walory lecznicze.
Mutant o wielkiej wydajności wytwarzał w pewnych warunkach hodowli oba rodzaje penicylin w stosunku 1:1. Posiadają one bardzo zbliżoną strukturę chemiczną i tylko wprawny chemik dostrzega istotną między nimi różnicę. Wszelkie próby znalezienia pleśni, czy jej mutantów zdolnych do wytwarzania korzystnego w lecznictwie rodzaju penicyliny G, dały wyniki ujemne.
Wpływ warunków zewnętrznych (środowiska) na fizjologię pleśni, a zwłaszcza na jej zdolności penicylinotwórcze określiły niezwykle ciekawe badania nad związkiem, jaki zachodzi między sposobem odżywiania pleśni, a ilością i jakością penicyliny. O wpływie karmienia pleśni na ilość wytworzonej penicyliny wiedziano już zresztą poprzednio, mimo, że rola penicyliny w życiu samej pleśni pozostała nadal niewyjaśniona, podobnie jak rola niektórych alkaloidów w życiu roślin zielonych.
Nowe badania polegały na wprowadzeniu do diety pleśni gotowych związków, tzw. prekursorów, które pomogły by jej w syntezie pożądanej przez nas penicyliny G. Próby sterowania biologiczną syntezą powiodły się znakomicie i dały ponowną dwukrotną zwyżkę wydajności.
Okazało się, że pleśń można zmusić nie tylko do pracy, ale pracą tą można kierować.
W dzisiejszym sposobie penicylinowej fermentacji otrzymujemy już nie 50, ale 95 procent penicyliny G, którą posłusznie wytwarza znana nam pleśń Q 176 w zamian za podanie jej kwasu fenilooctowego, jako prekursora cząsteczki penicyliny G.
Synteza penicyliny, jaka dokonuje się w komórkach pleśni, jest przez nie zazdrośnie strzeżona. Dotąd nie podpatrzyli jej najlepsi chemicy świata, choć nie szczędzili trudów.
Historia penicylinowej pleśni, którą człowiek wciągnął do pracy dla siebie, którą udoskonalił i wyspecjalizował, może choć w części odpowie nam na pytanie, które tak często słyszymy. Czym są odkrycia? Jak się ich dokonuje? Jaką rolę odgrywa przypadek, a jaką indywidualny i zbiorowy wysiłek myśli ludzkiej.