Skip to Content

КОЛЛЕКЦИОНИРОВАНИЕ КАК НАУКА И ИСКУССТВО

Заведующая лабораторией Института экологии и генетики микроорганизмов Пермского НЦ УрО РАН, инициатор создания и «главный хранитель» Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов И.Б. Ившина не раз бывала гостем нашей редакции. Так, в 2003 году мы представляли Ирину Борисовну в качестве первой и на тот момент единственной в Уральском отделении женщины — члена-корреспондента РАН. Избрание ее в октябре прошлого года действительным членом Академии — хороший повод поговорить о том, чем живет сегодня пермская микробиологическая школа.
— Уважаемая Ирина Борисовна, что бы вы внесли в «топ-лист» ваших последних достижений?
—  Прежде всего, нам удалось расшифровать полный геном наиболее активных штаммов — деструкторов органических загрязнителей и продуцентов ценных соединений, проанализировать их функциональные гены, обнаружить новые ферменты у родококков — лакказы. Были разработаны новые технологии биоремедиации, максимально приближенные к естественным процессам, и эффективные биокатализаторы процессов трансформации гидрофобных соединений — органических сульфидов, стеролов, полициклических тритерпеноидов, фармполлютантов.
Региональная профилированная коллекция алканотрофных микроорганизмов по результатам конкурсного отбора признана уникальной научной установкой и вошла в Национальный реестр объектов научной инфраструктуры РФ. Мы делаем все, чтобы соответствовать мировым стандартам по всем видам коллекционной деятельности в качестве специализированного ресурсного центра. Сейчас в России формируются такие центры и принимаются законодательные акты, определяющие механизм финансовой поддержки тех, кто создает коллекционные ценности и сохраняет их. Недавно ФАНО России впервые выделило дополнительное целевое финансирование на поддержание отечественных биоресурсных коллекций, в том числе и нашей.
В прошлом году мы провели IV международную научную конференцию по проблемам микробного разнообразия и коллекционного дела ICOMID 2016, в которой приняли участие коллеги из 11 европейских стран.
Наконец, еще одна приятная новость: в издательстве «Эльзевир» вышла в свет книга «Микробные ресурсы: от функционирования в природе до промышленного применения», в которой есть наша глава, посвященная углеводородокисляющим микроорганизмам.
— Благодаря чему удается достигать успеха в наше непростое время?
— Как и раньше, благодаря кооперации специалистов разного профиля, центрам коллективного пользования академических институтов, а также возможности работать на новейшем оборудовании, приобретенном университетами в рамках скоординированных научно-образовательных проектов.  Ученые ИЭГМ — одновременно сотрудники кафедры микробиологии и иммунологии Пермского государственного национального исследовательского университета, созданной еще в 1994 году по инициативе академика В.А. Черешнева. Поэтому мы активно используем приборно-аналитическую базу ПГНИУ, прежде всего комплексную систему сканирующей микроскопии высокого разрешения. Она предоставляет уникальные возможности для исследователя. Например, можно получать 3D изображения живых бактериальных клеток на микро- и наноразмерном уровнях, в том числе поверхностных клеточных структур и макромолекул, и зондировать их наномеханические свойства.
Нам прибор необходим для углубленного исследования биотехнологически перспективных культур, поддерживаемых в нашей коллекции, их взаимодействия с углеводородами, фармполлютантами, механизмов запуска и развития процессов биодеградации токсичных веществ. Нам удалось ответить на вопросы, которые мы не могли разрешить ранее, используя рутинные методы, такие как флуоресцентная микроскопия или спектроскопия. Новейшее оборудование позволяет получать достоверные данные о рельефе клеточной поверхности, улавливать тонкие структурные перестройки бактериальной клеточной стенки в ответ на изменение внешних условий, в частности на воздействие фармполлютантов, и дает многие другие возможности, которые мы еще не освоили. 
— Проблема утилизации фармполлютантов, т.е. токсичных отходов фармацевтической промышленности, появилась не так давно. Насколько она актуальна?
— Сегодня фармацевтические вещества уже рассматривают в качестве нового класса экотоксикантов — так называемых «новых ксенобиотических загрязнителей». Фармацевтика бурно развивается, потребление лекарственных препаратов не только населением, но также в ветеринарии и на рыбоводческих фермах растет в геометрической прогрессии, а эффективных методов изъятия, хранения и уничтожения фармацевтических отходов нет. Химические остатки фармпрепаратов попадают в окружающую среду с продуктами жизнедеятельности человека, кроме того мы выбрасываем просроченные лекарства в канализационные системы и в мусор, откуда они отправляются на свалки. В результате происходит фармацевтическое загрязнение почвы, донных осадков водоемов, поверхностных, сточных, грунтовых и даже питьевых вод.
По оценкам специалистов, в водных экосистемах 71 страны мира обнаружено около 700 фармацевтических соединений.  И хотя уровень присутствия фармполлютантов в природной среде пока относительно низок, их постоянное пополнение может привести к высоким долговременным концентрациям и стимулировать отрицательное воздействие на человека и природу.
— Какие фармполлютанты обнаруживаются в экосистемах чаще всего?
— Нестероидные противовоспалительные средства (диклофенак, ибупрофен), спазмолитики (дротаверин, или Но-шпа), анальгетики (парацетамол), антибиотики, бета-блокаторы и синтетические гормоны. Нестероидные противовоспалительные препараты люди потребляют в поистине неконтролируемых масштабах: самостоятельный прием лекарств этой группы в 7 раз превышает назначаемый врачами. Они неизбежно попадают в окружающую среду, где их содержание варьирует от 0,003 до 10 000 нг/л. Около 24 млрд таблеток парацетамола и сотни тонн Но-шпы ежегодно потребляется в Европе и Северной Америке. Ибупрофен и диклофенак оказывают сильное токсическое действие на водные организмы. Пожалуй, самый известный случай — катастрофическое сокращение в Индии популяции бенгальского грифа. Птицы, кормившиеся на тушах крупного рогатого скота, обработанного диклофенаком натрия, гибли из-за интоксикации и почечной недостаточности. Фармполлютанты способны перемещаться и по пищевым цепям. Так, британские ученые обнаружили диклофенак в шерсти выдр, что свидетельствует о загрязнении им водных экосистем и рыбной фауны — среды обитания и кормовой базы этих животных.
— Как помогут бактерии избавиться от фармполлютантов?
— Микробиологические методы обезвреживания этих опасных отходов гарантируют полное разрушение их структуры. Биотехнологические процессы в отличие от химических протекают в умеренных условиях, при физиологических температурах, нормальных давлении и рН среды, практически без побочных продуктов, и они не такие дорогостоящие, как общепринятые методы.
Один из самых перспективных биокатализаторов процессов биодеструкции и биотрансформации различных ксенобиотиков — непатогенные родококки, обладающие экологической пластичностью, полифункциональностью, высокой каталитической активностью. Родококки — «специалисты широкого профиля», способные к деструкции самых разнообразных экотоксинов. Мы детально исследовали специфические особенности взаимодействия родококков и фармполлютантов, подобрали оптимальные условия для ускорения биокаталитического окисления фармацевтических веществ, оптимизации их детоксикации и биоконверсии и реализовали эти процессы в лабораторных биореакторах. При этом оказалось, что продукты биодеструкции парацетамола ускоряют рост растений, а один из продуктов утилизации Но-шпы — соединение, которое можно использовать в качестве строительных блоков в синтезе биологически активных веществ. Все эти фундаментальные исследования служат основой для разработки эффективных и экологически безопасных биотехнологий обезвреживания и утилизации фармацевтических отходов.
— Что нового в исследованиях родококков-нефтедеструкторов?
— Ни один из штаммов родококков, как, впрочем, ни один из известных микроорганизмов, не способен утилизировать все углеводороды, а «специализируется» на определенном спектре соединений. Поэтому исследователи стремятся выделить и изучить новые ферменты, участвующие в окислении углеводородных субстратов, так называемые лакказы, которые могут эффективно расщеплять широкий спектр ксенобиотиков. Впервые лакказы были обнаружены у грибов, но они оказались нестабильными в щелочной среде и при повышенных температурах. Мы начали поиск лакказ у родококков. Расшифровав полный геном одного из наиболее активных нефтедеструкторов (эта работа выполнена на базе университета Эври, Франция),  мы обнаружили шесть генов лакказ, исследовали активные центры этих ферментов и построили филогенетическое дерево. Похоже, лакказы родококков обладают уникальной структурой и свойствами.
Совместно с коллегами из Института механики сплошных сред и Института технической химии Пермского НЦ УрО РАН созданы устойчивые катализаторы процессов биодеструкции нефтяных углеводородов, а также биотрансформации азотсодержащих гетероциклических соединений, органических сульфидов, полициклических терпеноидов растительного происхождения с целью получения биологически активных веществ. На основе биокатализаторов разработана серия бактериальных препаратов для биоремедиации нефтезагрязненных почв в климатических условиях Пермского края. Это и есть важнейшие инновации, которых требуют сегодня от Академии наук.
— Как обстоит дело с внедрением новаторских технологий?
— Хотя сегодня проблема нефтяных загрязнений в России, в том числе в Пермском крае, стоит очень остро, пробиться на рынок нефтяной биоремедиации непросто, поскольку нет государственной поддержки внедрения биотехнологий, государственных центров биотехнологии, способствующих переходу результатов научно-исследовательской деятельности в реальный сектор экономики, соответствующей материально-технической базы и специалистов. Очисткой загрязненных территорий занимаются преимущественно частные компании, которые применяют биопрепараты, часто не отвечающие требованиям экологической безопасности и содержащие условно-патогенные и даже патогенные микроорганизмы. При этом массированная реклама таких биопрепаратов формирует ложные представления о возможности упрощенного решения вопросов биодеградации нефтяных углеводородов. Мы же убеждены, что заказывать и оценивать конкурентоспособность научных разработок экологической направленности, не приносящих нигде в мире больших доходов, должно государство. Здесь важен системный подход.
— И последний вопрос: известно, что вы коллекционируете не только бактерии, но и старинные нотные издания. Расскажите, пожалуйста, об этой вашей коллекции.
— В наследство мне достался эксклюзивный нотный материал московского музыкального издательства «Издание С.Я. Ямбор». Коллекция оказалась ценной не только по содержанию, она замечательно оформлена в виде изящных буклетов небольшого формата с фотографиями композиторов и известных тогда исполнителей. Издавались ноты с начала XIX до начала XX в. В основном это вокальные произведения как русских, так и работавших в России итальянских композиторов в легком переложении для домашнего исполнения на фортепиано, своего рода обиходная салонная музыка: романсы, арии из опер, русские народные песни, вальсы и авторские салонные танцы, пользовавшиеся популярностью в те годы.
Благодаря высокому качеству типографской бумаги, печати нотного приложения, великолепным иллюстрированным обложкам эти издания  приятно брать в руки — они сами по себе произведения искусства.
Коллекционный материал представляет и большую историческую ценность, ибо по нотной летописи, сохранившимся нотным образцам можно проследить историю русской музыкальной культуры. Это целый пласт музыки, которую любили и исполняли наши соотечественники более ста лет назад. Надеюсь когда-нибудь найти время, чтобы заняться углубленным исследованием нотной коллекции, поисками по библиотекам и архивам по возможности всех серий «Издания С.Я. Ямбор», составлением каталога нот.
Возвращаясь к делам научным, хочу завершить разговор на оптимистической ноте. Даже к условиям постоянного реформирования РАН, скудного финансирования и цейтнота можно приспособиться, подчинить работе любые обстоятельства и двигаться дальше…
Беседовала
Е. ПОНИЗОВКИНА
На фото: с. 8 внизу —  сотрудники лаборатории алканотрофных микроорганизмов;
на с. 9 — биодеструкция парацетамола с использованием биокатализатора
 
Год: 
2017
Месяц: 
май
Номер выпуска: 
9-10
Абсолютный номер: 
1156
Изменено 23.05.2017 - 12:06


2021 © Российская академия наук Уральское отделение РАН
620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91
document@prm.uran.ru +7(343) 374-07-47