Поиск - новости науки и техники

Микроб с меморандумом. Работы пущинских коллекционеров невидимых существ вышли на новый уровень.

Самые многочисленные обитатели нашей планеты – микроорганизмы. Они повсюду – в воде, почве, горячих песках пустынь, вечной мерзлоте, ледниках Арктики и Антарктики. Правда, не везде одни и те же виды. Но есть места, где можно обнаружить почти всё их сообщество. Это научные коллекции. В нашей стране самое крупное из таких собраний находится в Пущине – в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов (ИБФМ) РАН. Некоторое время назад произошло важное для ученых этого института событие: подписан меморандум о сотрудничестве с Международным центром данных о микроорганизмах. О важности исследования многообразия сверхмалых существ и перспективах, которые открывает это сотрудничество, нашему корреспонденту рассказала заведующая отделом “Всероссийская коллекция микроорганизмов” (ВКМ) доктор биологических наук Людмила ЕВТУШЕНКО.

– Общая биомасса микроорганизмов намного больше, чем у растений и животных вместе взятых, – отмечает Людмила Ивановна. – Количество их видов исчисляется сотнями миллионов. И лишь 1-3% в той или иной мере изучены и описаны. Подавляющее большинство мы пока не можем выращивать в лабораторных условиях для детального исследования, так как не знаем их свойств и потребностей, необходимых для роста. Это дело будущего.
К слову, ООН объявила 2011-2020 годы “Декадой биологического разно­образия”, что со всей очевидностью свидетельствует о важности проблемы. И в частности, о необходимости развивать то направление, которым занимаемся мы. В последнее время в этой области сделаны серьезные открытия.
К числу наиболее значимых мировых достижений можно отнести результаты исследования “Микробиома человека”: доказано, что в организме каждого человека обитают тысячи видов микроскопических существ, среди которых обнаружено немало новых. Общая их масса достигает полутора килограммов. Микроорганизмы синтезируют многие необходимые для человека витамины, аминокислоты, ферменты, нейромедиаторы.
Другое важное событие – открыт “темный геном” (назван так по аналогии с “темной материей” в астрономии). Это множество некодирующих последовательностей ДНК, участвующих в регуляции работы генов. Благодаря современным технологиям стало возможным создание в лабораторных условиях новых бактерий, в перспективе – восстановление давно исчезнувших микробов. Под влиянием таких открытий меняются существовавшие ранее теории в разных областях медицины, экологии, науке о жизни в целом.
Но это все еще первые интригующие шаги на пути изу­чения реального разнообразия микробного мира. Исследование некоторых отдельных представителей, в том числе пока не культивируемых, позволит узнать многое из неизведанной области. Сегодня прилагаются все возможные усилия, чтобы не только выделить и исследовать новые микроорганизмы, но и обязательно поместить их в коллекции – с целью сохранения эталонов для будущего изучения.
– Развиваются ли подходы к сохранению микробов, технологии “коллекционного дела”?
– Конечно. Но основные методы в целом остаются те же – лиофилизация (высушивание предварительно замороженных микроорганизмов) и криоконсервация (низкотемпературное замораживание с последующим хранением образцов в современных холодильных установках при минус 80 градусах или в жидком азоте при минус 180). Однако используемые режимы консервации часто оказываются непригодными для новых образцов, поэтому требуется разработка других методов. А пока такие микроорганизмы сохраняются в коллекции с помощью пересева (регулярного переноса на свежие питательные среды).
Предстоит еще многое узнать о том, как некоторым микроорганизмам удается сохранять жизнеспособность в природных условиях на протяжении тысяч лет. Такие знания прольют свет на многие вопросы и помогут разработать очередные эффективные технологии.
К организации “коллекционного дела” сегодня предъявляются новые требования. Они связаны с лавинообразно нарастающими массивами вновь обнаруживаемых микроорганизмов, представителей ранее неизвестных видов и новых ветвей эволюции, которые обязательно нужно сохранить. Поэтому одним из важных направлений деятельности современных коллекций стала “организация знаний о микробах”: создание и пополнение баз данных, в которых аккумулируются все имеющиеся сведения о поддерживаемых культурах. На их основе формируются каталоги, отслеживаются пути движения культур между коллекциями и пользователями, ведется анализ различных свойств микробов, составляются прогнозы. Многие базы данных находятся в открытом доступе и широко используются специалистами, работающими в разных областях фундаментальных и прикладных направлений науки.
Кроме того, сотрудники коллекций все чаще сталкиваются с видами деятельности и вопросами, которые раньше находились вне их традиционной сферы: интеллектуальная собственность, международное право, биобезопасность и многие другие. Возрастает интерес к коллекциям со стороны промышленности, медицины, сельского хозяйства. Как показывает мировая практика, с комплексом таких разных и сложных задач могут справиться лишь крупные коллекции с высококвалифицированным штатом.
– Как обстоит дело с коллекциями в других странах? Какие из них лидируют и почему?
– Сегодня во Всемирной федерации коллекций культур зарегистрировано 644 коллекции. В ряде стран (США, Германия, Бельгия, Франция, Япония, Китай) наиболее крупные из них реорганизованы в Биологические ресурсные центры (БРЦ) – “микробные банки” нового поколения. БРЦ имеют стабильное государственное финансирование, позволяющее поддерживать постоянно увеличивающиеся фонды, проводить исследования микробного разнообразия на высоком научном уровне, выполнять другие важные задачи. Концепция БРЦ, как ключевых элементов инфраструктуры современной биотехнологии, разработана Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). Комиссии экспертов учитывали многолетний опыт функционирования биоколлекций экономически развитых стран. Стоит отметить, что из-за роста фондов и сложности разных задач “коллекционное дело” становится все более коллективным, более того – международным.
Примеры совместных усилий сотрудников коллекций и БРЦ разных стран – успешные проекты CABRI, MIRRI, BRIO и другие. Одна из главных их задач – создание единых (европейской и мировой) информационных сетей БРЦ. К сожалению, от России в таких проектах участвуют единицы: ВКМ, пермский Институт экологии и генетики микроорганизмов РАН, саратовский Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН.
– Можно чуть подробнее о том, как обстоят дела в этой области у нас?
– Сегодня в стране около сотни коллекций микроорганизмов в составе учреждений разных ведомств, 22 из них зарегистрированы во Всемирной федерации коллекций культур. К сожалению, практически все не отвечают современным требованиям, часть ценных культур безвозвратно утеряна. Все потому, что нет эффективно действующего механизма по поддержке коллекций. Каждый выживает, как может. Ситуация у нас разительно отличается от той, которая наблюдается в экономически развитых странах, например в Германии. Там работа в коллекции культур (в частности, DSMZ) считается очень престижной. Сотрудники имеют статус государственных служащих, высокую оплату труда, современные условия для исследований, возможность карьерного роста.
В последнее время появилась надежда, что положение дел в России может измениться к лучшему. На государственном уровне происходит осознание важности коллекций для развития биоэкономики. Интерес к нашим “подопечным” обусловлен также намерениями страны вступить в ОЭСР. Задачи по поддержке и развитию биоколлекций отражены в “Комплексной программе развития биотехнологий в РФ на период до 2020 года”.
– Расскажите о вашей коллекции, самой крупной в России.
– Фонд ВКМ содержит около 20 тысяч штаммов микроорганизмов, представителей всех основных надцарств живой природы, выделенных советскими и российскими микробиологами из разных природных образцов, география которых охватывает практически всю страну и даже все континенты мира. Открытый каталожный фонд ВКМ представлен штаммами более 750 родов и 3300 видов и значительно превосходит по таксономическому разнообразию каталогизированные фонды всех других микробных коллекций России. Он включает также более двух с половиной тысяч типовых (эталонных) штаммов известных видов, представителей пока не описанных новых видов и родов, а также штаммы с уникальными свойствами и биотехнологическим потенциалом, объекты интеллектуальной собственности (депонированные в ВКМ по условиям патентной процедуры). В последние годы усилия наших специалистов направлены на разработку информационных ресурсов ВКМ и их интеграцию с базами данных и сетями других коллекций России и мира.
Мы выиграли три конкурса Министерства образования и науки по ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы”. Но получаемые средства – не велики, хватило только на покупку самого необходимого и ремонт или замену мелкого оборудования. Конечно, это не те деньги, которые нужны для развития коллекции.
В настоящее время участвуем в двух проектах Евросоюза – MIRRI (Инфраструктура исследований микробных ресурсов) и BRIO (Создание банков данных по ризосферным микроорганизмам). Специалисты ВКМ входят в группу разработчиков нового (электронного) издания Глобального каталога микроорганизмов, создаваемого Международным центром данных о микроорганизмах (WDCM). Недавно мы подписали с ним меморандум о сотрудничестве (на снимке). Значимость этого события и важную роль ВКМ в развитии международной кооперации в “коллекционном деле” подчеркивает, в частности, тот факт, что на подписание меморандума в Москву приехал президент Всемирной федерации коллекций культур, профессор Филипп Десмет.
– Что вам даст это сотрудничество?
– Как я уже сказала, в последнее время открывают и изу­чают новые микроорганизмы. Стремительно нарастает поток информации об их свойствах, в том числе потенциально полезных и опасных для человека. В мире издается около 200 профессиональных микробиологических журналов на разных языках. Настало время серьезно задуматься о рациональной организации инфраструктуры, обеспечивающей аккумуляцию, передачу и эффективное использование такой информации. Фрагментарными усилиями отдельных лабораторий и даже государств эту задачу не решить. Необходима консолидация многих организаций из разных стран. Создание Глобального каталога микроорганизмов (поддерживаемых в разных коллекциях мира и доступных для исследователей) – один из подходов к решению этой задачи.
Подписанный меморандум переводит наши инициативные работы по подготовке нового издания Глобального каталога на официальную основу. Для нас также очень важен опыт WDCM по использованию современных компьютерных технологий при создании информационной сети коллекций мира – в связи с реализацией аналогичной задачи в России, которая, как и организация БРЦ, обозначена в упомянутой мной “Комплексной программе…”. Надеемся, что этой работе все-таки будет обеспечена государственная поддержка и мы вместе с коллегами из других организаций сможем в сжатые сроки создать сеть российских коллекций. А также Единый каталог микроорганизмов, который будет содержать разноплановую информацию. Она, несомненно, будет востребована отечественными специалистами.

Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото из архива Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН

Нет комментариев