О ПОЛЬЗЕ МИРНОГО СОСУЩЕСТВОВАНИЯ

Нынешней осенью в Оренбурге прошла Вторая всероссийская молодежная научная школа-конференция «Микробные симбиозы в природных и экспериментальных экосистемах», организованная Институтом клеточного и внутриклеточного симбиоза Оренбургского НЦ УрО РАН и Ассоциацией молодых ученых и специалистов при финансовой поддержке РФФИ и Уральского отделения РАН. Более 200 участников из Оренбурга, Казани, Саратова, Иркутска, Санкт-Петербурга, Москвы, Уфы, Перми, Челябинска, Самары, Актобе (Казахстан) обсудили медицинские и ветеринарные аспекты микробных симбиозов, взаимоотношения микроорганизмов с симбионтами в природных и искусственных экосистемах, генетические и метаболические механизмы взаимодействий микроорганизмов с симбионтами и другие фундаментальные и прикладные проблемы. Ведущие специалисты в области микробиологии, биохимии и молекулярной биологии прочитали для научной молодежи 7 пленарных лекций, был проведен тренинг по современным методам молекулярно-генетических исследований.
Изучение микробных симбиозов актуально для практической медицины и ветеринарии, решения экологических проблем и разработки перспективных аграрных технологий, поэтому, думается, краткий обзор докладов школы-конференции будет интересен не только специалистам.
Академик Олег Валерьевич Бухарин, напомнив принадлежащее немецкому микробиологу Антону де Бари классическое определение симбиоза как продолжающегося тесного совместного существования различных организмов, отметил, что сегодня актуально изучение ассоциативного симбиоза — многокомпонентной интегральной системы, которая включает хозяина в качестве макропартнера, стабильного доминантного микросимбионта (нормальная микрофлора) и минорных ассоциированных микросимбионтов (патогенные, условно-патогенные и другие микроорганизмы). Уже формируется самостоятельный раздел науки — инфекционная симбиология, основанная на представлении об инфекции как о трехвекторной модели ассоциативного симбиоза.
О биокоммуникативных взаимодействиях микроорганизмов, происходящих благодаря обмену сигнальными молекулами и обеспечивающих модуляцию их базовых физиологических функций, шла речь во многих докладах конференции. А.С. Акжигитов (Оренбург) представил данные о модификации свойств в ходе межмикробных взаимодействий стафилококков и грибов, выделенных от собак с отитами. А.В. Савастеева (Оренбург) показала возможность использования персистентных характеристик микроорганизмов в качестве биомишени для изучения регуляции биокоммуникативных взаимодействий.
Как известно, взаимоотношения хозяина и доминантной микрофлоры определяют его колонизационную резистентность, т.е. способность контролировать проникновение болезнетворных микроорганизмов. Эта регулирующая система была рассмотрена в докладе И.В. Гладышевой (Оренбург) на примере репродуктивного тракта женщин.
Для каждой экониши существуют свои ключевые виды постоянной микрофлоры. В докладах А.В. Валышева, Д.В. Пошвиной, Н.Е. Щепитовой (Оренбург) рассматривалась роль микроорганизмов отдельных таксономических групп (в частности, энтерококков) и их набора характеристик в поддержании гомеостаза хозяина. Было уделено внимание (в частности, в докладе С.В. Андрющенко, Оренбург) выявлению генетических детерминант, ответственных за свойства микроорганизмов, которые обеспечивают их взаимодействие с макросимбионтами. Обсуждались также механизмы про- и эукариотических взаимодействий, например, Е.А. Щуплова (Оренбург) представила результаты исследований механизмов бактериально-эритроцитарных контактов.
Факторы окружающей среды оказывают влияние не только на базовые физиологические функции отдельных групп микроорганизмов, о чем шла речь в докладе О.И. Сидоровой (Оренбург), но и на динамику микробиоценоза в целом вплоть до формирования патологических состояний. Так, Ю.В. Соболева (Оренбург) проанализировала качественные и количественные изменения в составе микробиоценоза слизистой оболочки передних отделов носа в связи с техногенным загрязнением окружающей среды сероводородом.
Механизмы формирования симбиозов поистине универсальны, о чем свидетельствуют отношения микроорганизмов с симбионтами в природных и искусственных экосистемах, в том числе растительно-микробные взаимодействия, рассмотренные в докладах школы-конференции на примере разнообразных объектов. Несмотря на длительную историю изучения симбиозов растений и микроорганизмов, многие их механизмы остаются малоизученными, например, деструкция фитогормонов симбиотическими бактериями. Об экологическом значении этого феномена, его роли в регуляции микробного сообщества ризосферы (прикорневого участка почвы) и в защите от фитопатогенов говорил в пленарной лекции доктор биологических наук А.А. Белимов (Санкт-Петербург). Другие механизмы растительно-бактериальных взаимодействий были рассмотрены в докладах С.В. Петрова и С.А. Аленькиной (Саратов).
Еще одно современное направление — изучение молекулярно-генетических механизмов симбиотических взаимодействий. Л.Р. Нигматуллина (Уфа) показала, что экспрессия определенного гена в ризобиях (клубеньковых бактериях) способствует повышению клубенькообразования у фасоли обыкновенной и формированию биопленки на поверхности корней растений. Е.С. Иванова (Уфа) исследовала возможность создания штаммов клубеньковых бактерий с искусственно измененной регуляцией генов. В качестве альтернативного подхода к регуляции бактериального состава ризосферы растений З.Р. Вершинина (Уфа) представила данные о трансгенных томатах и показала, что усиленная колонизация корней этих растений ризобиями, останавливающими рост грибов, способствует их защите.
Исследования в области биоинженерии ризосферных микробных сообществ и регуляции их функциональной активности в зависимости от генотипа растения и конкретных экологических, в особенности стрессовых, условий способствуют расширению использования биологических средств защиты растений и соответственно сокращению применения химических пестицидов, о чем говорила А.М. Лавина (Уфа) и другие.
Наряду с исследованием механизмов формирования симбиозов сохраняется научный интерес к изучению состава симбионтов. Е.А. Попкова (Москва) привела данные о присутствии и положительной роли эндосимбиотических грибов в злаковых растениях на территории Москвы и Московской области. Д.К. Благова (Уфа) охарактеризовала состав бактериальных эндофитов моркови и их биологические свойства, в том числе антагонистическуюактивность по отношению к фитопатогенам.
На школе-конференции были представлены новые методические подходы к исследованию симбиотических систем. Доктор химических наук А.А. Камнев (Саратов) осветил возможности использования ИК-спектроскопии для анализа клеточной биомассы микроорганизмов. И.А. Денисова (Оренбург) предложила оптимизировать систему скрининговой идентификации облигатно-анаэробных бактерий, используя новый алгоритм двухфазной мультиплекс-ПЦР. А.Л. Турская (Иркутск) продемонстрировала возможности использования среды программирования R для оценки условий формирования микробных биопленок.
Докладчики школы-конференции проиллюстрировали значимость фундаментальных исследований симбиозов для решения практических задач. Обсуждался поиск новых продуцентов антибиотиков и новых методов коррекции патологий микробной этиологии, что особенно важно сегодня, когда распространяются устойчивые формы патогенных бактерий, и в арсенале практикующих врачей остается все меньше эффективных антибиотиков. Об успешной попытке изыскания продуцентов новых антибиотиков среди бактерий, выделенных из плодовых тел базидиальных грибов, сообщила Т.А. Ефименко (Москва). Доктор биологических наук Ю.А. Маркова (Иркутск) обратила внимание на экстракты растений и продукты их метаболизма как перспективные средства борьбы с бактериальными биопленками.
Практический результат изучения растительно-микробных симбиозов — получение симбиотических систем с заданными свойствами. И.Ю. Никифорова (Саратов) продемонстрировала растительно-микробную систему на основе симбиотических микроорганизмов и бобового растения с повышенной устойчивостью и аккумуляцией кадмия, которая может эффективно использоваться в процессе восстановления почв. А.М. Лавина (Уфа) представила ассоциативные системы огурца обыкновенного с ризобиями, обладающими противогрибковой активностью. Доктор медицинских наук Н.В. Немцева (Оренбург) показала, как на основе исследований ассоциативного симбиоза гидробионтов были разработаны новые технологии биоиндикации санитарного состояния природных вод, биоремедиации водоемов, выделения культур микроорганизмов — источников новых биологически активных веществ.
Научный форум в Оренбурге неслучайно называется школой-конференцией. Сотрудники Института биохимии и биофизики Казанского НЦ РАН кандидат биологических наук Н.Е. Гоголева и доктор биологических наук Ю.В.Гоголев провели тренинг, в ходе которого молодые ученые освоили биоинформационные методы работы с последовательностями, способы выделения и очистки ДНК из клетки, метод ПЦР, способы оценки качества и количества ДНК и введения ДНК в живые клетки.
Подводя итоги школы-конференции, ее участники отметили, что изучение микробных симбиозов и механизмов их формирования вносит важный вклад в расшифровку этапов эволюции эукариот и микробных сообществ, изменяет наши представления о патогенезе инфекционных процессов, создает новые предпосылки для анализа структуры и функций биоценозов природных экосистем и полезно для практики. Прошедшая конференция продемонстрировала большой интерес к изучению проблемы микробных симбиозов в России, высокий уровень исследований, сопоставимый с мировым, и достаточную обеспеченность этого перспективного направления научными кадрами, в том числе и молодыми. Правда, несовершенная материальная база и нехватка финансовых ресурсов не позволяют проводить исследования в таких же масштабах, что и за рубежом, особенно в области генетики и эпигенетики симбиотических взаимодействий. Следующую школу-конференцию по микробным симбиозам планируется провести в Оренбурге в 2017 году.
Исследования микробных симбиозов в свете нынешней глобальной повестки дня побуждают к еще одному выводу, не естественнонаучному, а гуманитарному. Нам нужно учиться у природы и, несмотря на разность и даже антагонизм интересов, вырабатывать механизмы мирного сосуществования.

По материалам оргкомитета школы-конференции подготовила Е. ПОНИЗОВКИНА