Новые люди: Охотник за микроводорослями

В программе «Новые люди» мы встречаемся с людьми, которые каждый день пытаются увидеть то, чего никто никогда не видел, узнать то, чего никто до сих пор не знал. Наши герои — молодые ученые, которых можно назвать будущим российской науки. Попробуем вместе с ними заглянуть в это будущее! В этот раз об удивительных результатах исследований, полученных в стенах Российского государственного университета нефти и газа имени Губкина расскажет кандидат биологических наук Денис Кузьмин.

Обычно биотехнологии и все, что с ними связано, ассоциируются с бактериями. Но я так понимаю, вы специализируетесь на микроорганизмах другого рода.

Да. Вообще, если мы говорим об исследованиях, связанных с биотехнологиями, то их главная цель найти те микроорганизмы, которые с максимальной эффективностью производят необходимый продукт. И в какой-то момент ученые обратили внимание на одноклеточные организмы, которые получили название “микроводоросли”.

Но если эти организмы одноклеточные, то чем они отличаются от бактерий?

Внутри клетки микроводоросли есть ядро и хлоропласты. Это значит, что это эукариотическая клетка, то есть эти микроводоросли кардинально отличаются от бактерий, у которых ядра в клетке нет. Клетка микроводоросли куда ближе к растениям и животным, чем к бактериям.

И эти микроводоросли, наряду с бактериями, в состоянии производить различные полезные вещества?

Конечно. Вот хотя бы один пример. Сейчас почти все знают о полиненасыщенных жирных кислотах омега-3 и омега-6, которые используют для профилактики и лечения заболеваний сердца и сосудов. Они еще содержатся в рыбьем жире. Так вот, эти кислоты первоначально вырабатываются именно микроводорослями. А уже потом по пищевой цепочке оказываются в рыбе, ну и в результате — на нашем столе.

Значит, мы можем взять микроводоросли и получить омега-3 и омега-6 прямо из них. А мы знаем, какие микроводоросли для этого подойдут?

Знаем. Но не до конца. Вообще ученые сегодня изучили и описали примерно 10% от всех существующих микроводорослей. Да и эта цифра довольно приблизительная. Вот нашей задачей и является, с одной стороны, испытание известных микроводорослей на предмет их применимости для использования; с другой стороны — поиск новых микроводорослей и веществ, которые они вырабатывают. Мы хотим найти экземпляры, которые окажутся намного эффективнее тех, которые уже используются.

И вам это удается? Какие еще полезные вещества мы можем получать с помощью микроводорослей?

Например, антиоксиданты, которые способны нейтрализовать оксидативный стресс в человеческих клетках, а значит продлить им жизнь. К примеру, мы нашли микроводоросли, способные эффективно производить сильнейший антиоксидант фукоксантин. По своему действию он в 1000 раз сильнее всем известного витамина Е. Но прежде чем добиться результата, приходится провести десятки, если не сотни экспериментов.

Оксидативный или окислительный стресс - это процесс повреждения клетки в результате окисления. Образовании внутри клетки избыточного количества агрессивных реактивных форм кислорода - таких, например, как гидроксильный радикал, приводит к серьезным клеточным нарушениям и как результат к разрушению клетки. Антиоксиданты могут устранить окислительное действие свободных радикалов и предотвратить гибель клетки.

Микроводоросли хороши тем, что для их жизни нужны только самые простые вещи: вода с небольшим содержанием солей, углекислый газ, свет, перемешивание и оптимальная температура. В общем, все то, с чем они сталкиваются в живой природе.

А откуда вы берете образцы?

У нас есть два главных источника. Первый — это коллекции российских научных институтов, накопленные за долгие годы работы. Второй — собранные нами или по нашей инициативе образцы микроводорослей, которые нам доставляют со всех концов нашей страны и мира. Мы их описываем, проводим их генетический анализ и сравниваем с уже известными.

И среди них попадаются неизученные?

Очень часто. Мы своего рода охотники за «полезными микроводорослями». Вообще, для того, чтобы микроводоросли были признаны пригодными для дальнейшего использования в промышленных масштабах, нужно соблюдение двух условий. Первое, они должны производить необходимое вещество в нужных количествах. Второе, они должны быть способны в кратчайшее время увеличивать свою массу. Вот эти два параметра мы и пытаемся контролировать.

Понятно. Но ведь если даже необходимого вещества микроводоросли производят много, но при этом общая масса их растет незначительно, на выходе получится совсем небольшое количество полезного вещества?

Поэтому нам нужно найти некий баланс, при котором производительность будет максимальной.

И если этого вещества, например, тех же жирных кислот или антиоксидантов, много, можно рекомендовать эти микроводоросли промышленности?

На этом этапе еще рано. Это может означать только то, что образец заслуживает дальнейшего исследования. Ведь то, что получается в лаборатории, совсем не обязательно выходит при массовом производстве. Здесь речь идет о граммах биомассы, а там о тоннах.

Но выход из этого положения, как я понимаю, есть?

Выход есть. Мы используем очень современную технологию масштабирования эксперимента, то есть значительного увеличения объема полученной биомассы. И при этом масштабировании получаются иногда очень неожиданные результаты.

Как вы получаете микроводоросли?

К примеру, один из видов диатомовых водорослей мы извлекли из Рыбинского водохранилища. И это показывает, что материал для исследования и получения хороших результатов можно найти практически везде. Вообще микроводоросли хороши тем, что всё, что мы получаем с их помощью абсолютно природные продукты. И даже отходы такого производства, биомассу из которой уже извлекли необходимые вещества, можно использовать для производства биотоплива.

Наконец я начинаю понимать, почему вы решили работать именно в университете нефти и газа.

Это действительно одно из направлений, которым мы здесь занимаемся, но самым главным, конечно, было то, что здесь много квалифицированных специалистов, хорошая научная база и серьезное отношение к новым технологиям и разработкам.

Вы назвали себя «охотниками за полезными микроводорослями». Так что остается пожелать вам «хорошей охоты» и интересных научных результатов.

Спасибо!

01.06.2017 15:33:16