Мировая наука кинула все силы на исследование плесневых грибов. Надо было найти культуру, которая вырабатывала бы пенициллин в больших количествах, чем гриб Флеминга. С этой целью на питательных средах выращивались различные виды плесневых грибов и определялась их способность к пенициллинообразованию.
Флори нашёл действенную поддержку в США (лаборатория в г. Пеории). Работа шла полным ходом, но вплоть до 1943 г. никак не удавалось найти более активный продуцент пенициллина. Одной молодой сотруднице лаборатории было вменено в обязанность регулярно ходить на овощной рынок и покупать все заплесневелые продукты, какие только она там найдёт. Поэтому коллеги в шутку называли свою «добытчицу» «плесневая Мария». Однажды «плесневая Мария» пришла в лабораторию с гнилой дыней, на которой рос плесневый гриб вида Penicillium chrysogenus, и этот гриб оказался великолепным продуцентом! Ещё и сегодня большинство видов кистевидных плесеней, используемых для производства пенициллина, ведут своё происхождение от этой гнилой дыни из Пеории. Гриб стали культивировать и, подобно тому, как это происходит при разведении животных и растений, каждый раз для дальнейшего воспроизведения отбирались плесневые грибы с наибольшей продуктивностью. Таким образом, через ряд генераций были получены высокопродуктивные штаммы.
Некоторые плесневые грибы вырабатывают много, другие мало пенициллина, на этой питательной среде одни растут хорошо, а другие плохо. Разумеется, у микробов это вовсе не «леность» или «трудолюбие»; такое поведение имеет наследственную основу, то есть свойство «заложено» в данном организме. Каким образом возникают различия в наследственных свойствах? В природе постоянно происходят незначительные изменения, так называемые мутации (от лат. mutaze — изменяться), в наследственном материале. Разумеется, мутации очень редки: из одного миллиона микробов, вероятно, лишь один-единственный в своём наследственном аппарате содержит изменённый наследственный фактор (ген[12]), то есть по всем своим другим свойствам этот микроорганизм почти не отличается от остальных 999 999, различия имеются только малые. Между тем мутация, возможно, будет причиной того, что этот микроорганизм окажется лучше остальных приспособленным к данной среде, вследствие чего он будет быстрее размножаться и передаст новое свойство своим многочисленным потомкам; благодаря этому мутант «берет верх» над своими конкурентами по питанию. Если же новое свойство, напротив, невыгодно, то такой микроб размножается менее интенсивно, либо вообще отмирает. Подобные процессы в течение миллионов лет обусловливали эволюцию всех живых существ на Земле. А теперь селекционеры микроорганизмов «разыгрывают» как бы «эволюцию в пробирке», предлагая микробам, например, совершенно новые жизненные условия и культивируя выборочно наиболее приспособившихся микробов. Этим они пытаются искусственно ускорить селекцию, то есть быстрее получить мутантов.
Уже в двадцатых годах нашего столетия ученые установили, что можно искусственно изменять наследственный материал. Так, воздействие рентгеновских лучей и определённых химических соединений приводит к увеличению числа мутаций в клетках. В этих случаях одна изменённая клетка (мутант) приходится уже на 999 неизменённых.
Но вернёмся к кистевидным плесеням. «Дынный» гриб «плесневой Марии» не менее 20 раз облучался рентгеновскими лучами, что сочеталось также с обработкой различными химическими реактивами; из каждой порции, прошедшей ту или иную обработку, отбирали наилучших пенициллинообразователей. И вот получен теперешний высокопродуктивный штамм, он очень сильно отличается от своего родоначальника, который попал в руки учёных в начале сороковых годов; в среднем 50 г пенициллина на 1 л питательного раствора — такова его производительность. Это в 1000 раз больше «выработки» гриба, росшего на той первой гнилой дыне, и в 10 000 раз больше при сравнении с продукцией гриба Флеминга!
Микробы, сильно различающиеся по своим свойствам, но относящиеся к одному виду, принято называть штаммами. Высокопродуктивные штаммы по большей части так чувствительны и так «избалованы» биотехнологами, что они просто не в состоянии выжить в нормальных природных условиях (как и многие из наших домашних животных). И в этом нет ничего удивительного. Ведь самому-то плесневому грибу — суперпроизводителю его необыкновенная способность производить в 1000 раз большее количество пенициллина по сравнению с его диким предком не приносит никакой пользы, это не его решение в борьбе за жизнь. Он принуждается к «сверхпроизводительности» человеком, который изменяет его наследственную природу и условия существования. Поэтому только в искусственно созданных условиях, при «комфортных» температурах, с избытком предпочитаемого питания, оберегаемое от природных конкурентов и врагов, это крохотное «новейшее домашнее животное» ещё способно существовать и служить производителем.