Поиск - новости науки и техники

Микроб с цетановым числом. К созданию нового вида топлива подключаются мельчайшие организмы.

Человек со стороны, узнав тему проекта кандидата химических наук Андрея ­НОВИКОВА, на выполнение которого он получил государственную поддержку, и место его работы, скорее всего, удивится. Какое отношение имеет исследование состава и строения липидов новых таксонов микроорганизмов к основному направлению деятельности РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, где молодой ученый возглавляет одну из лабораторий? Сведущие люди сообразят: здесь могут быть точки пересечения. И будут правы. Микроорганизмы и углеводороды в научных изысканиях нередко стоят рядом, вспомним хотя бы одну из основных гипотез о происхождении нефти и природного газа. В нашем же случае речь коснется создания продукта, который их сможет заменить. Решая, казалось бы, чисто фундаментальную задачу, доцент кафедры физической и коллоидной химии университета надеется, что со временем микробные липиды удастся использовать в качестве сырья для производства биотоплива.
Каким путем идет исследователь к этой цели?

– Каждый месяц в мире открывают более полусотни ранее не известных микроорганизмов, – рассказывает Андрей Александрович. – Их обнаруживают порой в самых неожиданных местах. Проведя сложные процедуры идентификации и описания выделенных штаммов, микробиологи публикуют полученную информацию в “Международном журнале систематической и эволюционной микробиологии” (“International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology”, IJSEM). Только после этого названия новых микроорганизмов считаются зафиксированными и могут использоваться учеными.
Часто случается так, что вновь выделенные микроорганизмы настолько сильно отличаются от всех ранее известных, что наряду с новым видом описывают сразу и таксоны более высокого уровня – роды, семейства, порядки. Правила описания новых штаммов в IJSEM достаточно строгие, в частности, должны быть приведены особенности липидного состава новых микроорганизмов, в том числе изопреноидных липидов архей, жирных кислот бактерий, полярных липидов, дыхательных хинонов. Состав липидов – важный таксономический признак. Достаточно вспомнить, что одними из аргументов в пользу выделения нового домена жизни – архей – были их радикальные отличия от бактерий по липидному составу. Археи, которые раньше назывались архебактериями, имеют в своем составе особые липиды, образующие монослойные мембраны, в отличие от бактериальных липидов – ацилглицеридов, образующих двуслойные мембраны.
– С какой стороны вы подходите к проблеме?
– Анализ липидов новых таксонов микроорганизмов – сложная задача. Для корректного сравнения с наиболее родственными видами необходимо учитывать, какими методиками анализа пользовались микробиологи, описавшие виды-родственники. Приходится либо воспроизводить их методики, либо проводить опыты по сравнению состава липидов с референтными штаммами – наиболее близкими родственниками исследуемых микроорганизмов, биомассу которых удалось получить для анализа.
В нашей лаборатории мы изучаем состав жирных кислот. Вскоре у нас появится новый квадрупольно-времяпролетный масс-спектрометр. Когда он будет введен в строй, мы сможем более подробно исследовать дыхательные хиноны – соединения, сочетающие хиноновый цикл с одним или несколькими гидрофобными заместителями, обычно составленные из изопреноидных звеньев и использующиеся микроорганизмами для переноса электронов при дыхании. Вместе с тем мы получим возможность узнавать строение полярных липидов, а также исследовать изопреноидные липиды архей.
Кроме того, сейчас мы работаем над расширением доступного нам арсенала аналитических методов. В апреле получили уведомление от РФФИ о победе нашей заявки, касающейся разработки нового метода анализа на основе тонкослойной хроматографии. Параллельно в нашей лаборатории ведутся исследования для нужд университета методами УФ-видимой спектрофотометрии, динамического рассеяния света, спектроскопии комбинационного рассеяния и гигантского комбинационного рассеяния. Некоторые из этих методов мы надеемся применить и для анализа липидов. Аналитическая химия постоянно развивается, и в области анализа липидов нужно “бежать изо всех сил” даже для того, чтобы оставаться на том же месте.
– С кем из коллег вы поддерживаете контакты?
– Как и все ученые, в одиночку мы, конечно, не работаем. Наиболее тесное взаимодействие сложилось с коллегами из лаборатории гипертермофильных микробных сообществ Института микробиологии РАН им. С.Н.Виноградского, которую возглавляет Елизавета Александровна Бонч-Осмоловская. Сотрудники этой лаборатории интенсивно работают над выделением новых экстремофильных (то есть живущих при повышенных или пониженных значениях температуры, давления, солености) микроорганизмов из экзотических местообитаний – например горячих источников Байкала и Камчатки, глубоководных “черных курильщиков”, нефтяных месторождений. Такие микроорганизмы часто оказываются представителями новых крупных таксонов.
К нам за содействием нередко обращаются исследователи из других городов России. Это объясняется отчасти тем, что мы работаем на средства гранта Президента России и можем сотрудничать из “чисто научного интереса”, не требуя оплаты. Анализы, подобные тем, которые делаем мы, можно проводить, например, в коллекции DSMZ (Немецкая коллекция микроорганизмов и клеточных культур, г. Брауншвейг), но там за них берут солидные суммы и ставят более жесткие требования к предоставляемым образцам. Для надежного проведения одного измерения обычно нужно 50 миллиграммов лиофильно высушенной биомассы, что может соответствовать нескольким десяткам литров культуральной жидкости медленно растущих экстремофилов.
– Знаю, что вы надеетесь и на практическое использование результатов вашей работы.
– Конечно, они имеют не только таксономическое значение. Микробные липиды рассматриваются в качестве перспективного сырья для производства биотоплива, например биодизельного и зеленого дизельного. В зависимости от используемого состава липидов микроорганизмов могут меняться характеристики топлива – цетановое число, низкотемпературные свойства. Кроме того, имея информацию о разнообразии микроорганизмов по липидному составу, биологи могут выяснить детали биосинтеза тех или иных липидов. А это нужно, например, для получения генно-модифицированных организмов, производящих нужные липидные компоненты для биотопливных композиций. Эти знания окажутся также полезными при создании эффективных лекарственных и косметических средств, пищевых добавок.
– А что у вас в планах на будущее?
– По мере накопления опыта мы собираемся расширить сферу своих научных интересов. Любопытно заняться анализом липидов человека, исследованием состава жирных кислот в жировой ткани, выделенной при процедурах липосакции. Полученные результаты помогут определиться со взглядами на диету. Вспомним, раньше считалось, что потребление маргарина вместо масла благоприятно влияет на здоровье человека, так как приводит к некоторому снижению холестерина в крови. Потом в этом стали сомневаться. Маргарин содержит большое количество трансизомеров жирных кислот, или транс-жиров, воздействие которых на организм до поры до времени было неясно. Но в 1983 году была опубликована статья, где сообщалось, что в жировых тканях людей, умерших от ишемической болезни сердца, содержится транс-жиров значительно больше, чем у скончавшихся от других недугов. Так была установлена связь (подтвержденная многочисленными независимыми исследованиями) между высоким содержанием транс-жиров в пище и сердечнососудистыми заболеваниями. Наше изучение липидов человека и состава жирных кислот в его жировой ткани принесет, надеюсь, новые знания о влиянии потребляемых продуктов на здоровье людей.

Фото – http://www.vectoc.com

Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фотоснимок предоставлен А.Новиковым

Нет комментариев