Большие тайны живого микромира. Биотехнологии для службы человеку

В истории науки есть целая эпоха, когда человечество болело романтикой космоса. В авангарде знаний множились исследования макрообъектов – Вселенной, галактик, звезд и планет – и всего, что с ними связано. Появилась даже причудливая наука – ксенобиология, предметом изучения которой стало то, чего на Земле быть не может. Только, как шутят физики, при повороте на 180 градусов последние в строю становятся первыми. Выяснилось, что своя вселенная есть на собственной планете, живая и многообразная, и вопросов к ней не меньше, чем к макрокосму. Так ряд земных и водных дисциплин, и в частности микробиология и связанные с ней технологии, выдвинулись на передовую исследований новейшего времени.

Инстинкт истины

Шаг в науку как выбор судьбы у всех разный. У кого-то четко спланированное, идущее с детства желание стать ученым. У других все решала игра случая: пришел, увидел, стало интересно, остался. Третьи, наоборот, принимали решение в мучениях: что важнее – самореализация или материальные стимулы? У героини нашего рассказа – заведующей лабораторией промышленной микробиологии БИ ТГУ Юлии Франк – не случилось особых раздумий, выбор был сделан в контексте интересов профессии. После окончания биолого-почвенного факультета ТГУ у девушки было четкое желание пойти поработать в «Вирион» по специальности.
Впрочем, по выражению Луи Пастера, случай помогает подготовленному уму.
– Я побывала там, посмотрела и поняла, что при многих достоинствах производственной среды мне все же больше нравится свободная творческая атмосфера научного поиска в университете. Прочувствовала, где мне будет лучше, – улыбается Юлия Франк, – на уровне интуиции. Озарило, и все. Выбор был сделан. Хотя, если честно, еще учась в Академлицее, собиралась стать врачом, готовилась в медицинский, но так случилось, что в последний момент выбрала биолого-почвенный факультет ТГУ (и не без влияния лицейских преподавателей). Кстати, какие же замечательные учителя были в лицее, увлеченные люди, звезды! Не только учили, но и нацеливали.
В студенчестве тоже была точка бифуркации, правда, уже в содержании – заниматься гидробиологией либо биотехнологиями, и, к слову сказать, решиться в пользу чего-то одного было трудно.
– Предпочтение все же отдала биотехнологиям, потому что многие референтные для меня люди утверждали: это наука будущего. Впрочем, и сейчас так говорят, потому что это очевидно. Но удивительно: в моих нынешних научных интересах избранные студенческие темы чудесным образом совместились, и тут, видимо, не обошлось без метафизики – снова притянуло к воде (смеется).
Исследовать мир на стыке многих наук в микробиологии невероятно интересно. Это направление кардинально изменилось за последние 10–15 лет и бурно развивается. Прогрессирующая эволюция идет за счет появления новых методов, они серьезно расширяют горизонты и глубину исследований. После защиты диссертации по тематике изучения бактерий, устойчивых к металлам, Юлия занялась исследованиями биосферы. Причем темой, которая, как она считает, имеет невероятно большие перспективы в будущем. В Томской области есть скважины до 2 км глубиной, которые бурили как нефтепоисковые, но вышли не на углеводороды, а на интересные водные горизонты. Выяснилось, что в данной жидкости живут микробы, неизвестные науке.
– Мы их изучали, описывали. Стоит отметить, что биоразно­образие Земли еще мало изучено, особенно в части мира бактерий. Считается, что науке известен всего лишь 1% из всей массы. Важно было то, что открываемые микробы – потенциальные продуценты новых ферментов, которые можно использовать в промышленных целях. Живут они в глубинах Земли, где царят высочайшая температура и давление, но, согласно гипотезе, у них есть термостабильные ферменты, которые могут быть важны для получения полезных молекул. А это уже новый, многообещающий шаг в развитии биотехнологий.

Незримая проблема

Впрочем, ряд направлений работы ее лаборатории уже имеют практический аспект. Как говорят, нежданно-негаданно перед миром остро встала ситуация с микропластиком – невидимая невооруженному глазу глобальная угроза, порожденная человеком. Опасность заключается в том, что полученный искусственным путем микропластик сотни лет не разлагается в природных условиях и не подлежит переработке, поскольку его фактически невозможно собрать. Представьте, в процессе стирки всего лишь одной синтетической вещи в воду попадают десятки тысяч микроволокон акрила. Также при использовании косметики мельчайшие микрогранулы попадают в воду. Сначала – в канализацию, а потом – в водоемы. И уже оттуда микропластик может попадать в организмы животных, а потом и человека. Он опасен не только сам по себе: он может аккумулировать в себе синтетические красители, пестициды, огнестойкие добавки и другие токсичные компоненты. При накоплении их в организме могут возникать воспалительные процессы. Последствия длительного его воздействия на природу и человека непредсказуемы.
– Согласно нашим исследованиям, в 2020 году концентрация микропластика в пищевом тракте ельцов, выловленных в Томи в черте города, оказалась выше, чем в других реках мира, включая Амазонку, – утверждает биолог. – Предполагается, что Томь может быть одним из главных источников загрязнения микропластиком арктических морей, а значит, и биоресурсов.
Тогда зачем его изучать, если по определению он уже есть везде?
– Некорректный вопрос для науки в целом и экологии в частности, – поясняет Юлия Александровна. – Здесь проблема в другом: рано или поздно встанет вопрос о введении нормативов содержания микропластика в средах и биологических структурах. Нормы необходимы для контроля. Допустим, для оценки эффективной работы очистных сооружений. Ввод нормативов будет постепенным, и нам необходимо создать для этого базу: выявить источники, пути циркуляции, потенциальную токсичность, как микропластик перераспределяется между водой и донными отложениями, сколько попадает в биологические организмы, сколько его уходит в океан. Это серьезные многоцелевые задачи. Кстати, подобный путь был проделан учеными при изучении воздействия тяжелых металлов на среду, и наука уже много знает. И отдельная задача: всем ученым нужна методология – алгоритмы изучения воды, почвы. Пока мы отстаем от западных разработок, но движемся, поскольку создание единой методологии возможно лишь общими усилиями ученых многих стран.
Что уже сделано? Сейчас уже стало понятно, как грамотно отбирать пробы. Но как поймать микропластик в воде, если он словно черная кошка в темной комнате? Методы уже придуманы. Причем не только для количественного, но и для качественного анализа.

Бактерии в упряжке

– От понимания экологической проблемы до мер государственного регулирования – долгий путь, – рассуждает биолог. – В этом дискурсе мы занимаемся проблемой нефтепродуктов в донных отложениях. Всем понятно, что это серьезный вопрос, но он сложно решается законодательно. Норматив по донным отложениям пока есть только в ХМАО. В других регионах, даже если дно озера залито нефтью, но в воде концентрация в норме, это не считается загрязнением. Со всеми вытекающими последствиями для среды.
К экологическим разработкам относится еще одно направление работы Юлии Франк – использование особых бактерий для очистки водоемов.
– Нами разработан препарат «Абориген» для биологической очистки водоемов от нефти. В основе препарата – углеводородокисляющие микроорганизмы, которые используют нефтепродукты в качестве источника пищи и энергии и окисляют их, разлагая до нетоксичных веществ, – рассказывает заведующая лабораторией промышленной микробиологии БИ ТГУ. – Совместно с коллегами из ГК «Дарвин» мы создали препарат с высокой концентрацией колониеобразующих единиц таких бактерий. Новый препарат будет применен для очистки водного объекта летом этого года в Заполярье в рамках совместного комплексного проекта с ООО «ЛУКОЙЛ-Коми».
Большая наука, как шутливо отмечают ученые, не замечает времени, затраченного на него. На вопрос, остается ли время на жизнь вне науки, Юлия Франк, улыбаясь, ответила, что другая ипостась ее малого космоса, как у любой женщины, – любимая семья и заботы по дому, сын-отличник, ученик Академлицея, разведение цветов на даче. Есть, правда, у биолога еще одно дело, к которому доцент Юлия Франк относится с предельным вниманием: работа со студентами. Общение с будущими коллегами, радуя, отнимает много сил, но заставляет постоянно быть на шаг-два впереди пытливой молодежи. Ведь счастье ученого – видеть результаты своих трудов не только в журналах и изданиях, но и в передаче знаний последователям. И нет ничего важнее в любимом деле, как придерживаться своей заданной линии и не сворачивать с выбранного пути.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

3 × 2 =