Уральские специалисты из Института экологии и генетики микроорганизмов Пермского ФИЦ УрО РАН выпустили атлас-монографию «Углеводородокисляющие родококки: особенности биологической организации под воздействием экополлютантов». Это, по сути, энциклопедия актинобактерий рода Rhodococcus, которая может служить и иллюстрированным справочным пособием при выборе штамма для решения прикладных задач, например, для восстановления нефтезагрязненных территорий.
На вопросы «Поиска» о перспективах изучения и систематизации родококков ответила научный редактор и один из авторов издания, заведующая лабораторией алканотрофных микроорганизмов ИЭГМ академик Ирина ИВШИНА.
— Ирина Борисовна, чем интересны и уникальны эти представители микромира?
— Родококки — одна из доминирующих групп микроорганизмов на антропогенно нарушенных территориях. Их характерная особенность — способность использовать углеводороды как единственный источник углерода и энергии. Они значительно ускоряют разложение чужеродных для живых организмов химических соединений — ксенобиотиков, которые постоянно поступают в окружающую среду и накапливаются в ней. Родококки в силу исключительной гибкости обмена веществ минимально зависят от внешней среды, могут существовать в экстремальных условиях и почти не имеют конкурентов в способности разлагать органические загрязнители до неорганических продуктов или низкомолекулярных органических фрагментов, способных участвовать в природных циклах углерода.
Родококки играют значительную роль в поддержании экологической устойчивости, процессах естественного восстановления нефтезагрязненных экосистем и формировании безуглеводородной атмосферы Земли. И если раньше их изучение было преимущественно академическим занятием, то теперь такие исследования становятся все более прикладными. С помощью родококков можно не только разрушать химические загрязнители до простых веществ, но и получать на их основе полезные продукты. Родококки служат уникальными источниками специфических ферментов и поверхностно активных веществ, используемых для создания лекарственных препаратов, в частности, иммуномодуляторов.
— Насколько хорошо сегодня изучены родоккоки?
— Известны их морфология и структура, особенности метаболизма, запущены проекты по их геномным исследованиям, описаны процессы разложения ими основных органических загрязнителей.
Однако родококки — сравнительно молодой объект биотехнологий. Несмотря на растущее количество новых научных разработок на их основе, остаются нерешенными еще многие фундаментальные вопросы. До конца не исследованы характер регулирующей программы этих бактерий, механизмы их защиты от экологических стрессов. Требуется более детальная расшифровка адаптивных реакций, обеспечивающих перекрестную устойчивость родококков ко многим химическим соединениям. Выяснение этих вопросов необходимо для оценки перспектив промышленного использования представителей этой группы актинобактерий, в том числе в технологиях разложения загрязнителей и восстановления нарушенных экосистем, утилизации и обезвреживания отходов. Успешная реализация биотехнологического потенциала родококков зависит прежде всего от правильного выбора практически значимых штаммов.
— Что нового выяснилось в результате ваших исследований?
— В ходе многолетних экспедиций, которые проходили на большой территории — от Пермского Предуралья до районов Центральной России, Восточной и Западной Сибири, нами были собраны природные штаммы родококков разных видов, выделенные из многих тысяч образцов почв, поверхностных и пластовых вод, снега, воздуха, керна. Эти штаммы поддерживаются в Региональной профилированной коллекции алканотрофных микроорганизмов, которая имеет статус высокоэффективного центра коллективного пользования, входит в Национальный реестр объектов научной инфраструктуры РФ и в консорциум российских микробных коллекций. Коллекция — член Всемирной федерации коллекций культур, а также Европейского проекта по созданию инфраструктуры исследований микробных ресурсов, объединяющего ведущие европейские центры микробных генетических ресурсов.
Получено экспериментальное подтверждение тому, что в почве районов нефтедобычи поддерживается стабильная численность родококков, не подверженная резким сезонным колебаниям. Они активны в широком диапазоне экстремальных температур и кислотности, способны расти при высокой концентрации солей. Выделенные штаммы обладают активностью в отношении не только алифатических и ароматических углеводородов, нефтепродуктов, но и других трудно разлагаемых и токсичных загрязнителей, например, хлорорганических пестицидов.
В атласе прослежены процессы развития и дифференциации родококков в постоянном взаимодействии с внешней средой, дана сводная характеристика их морфологии и структуры, описаны типичные реакции родококков в ответ на действие токсичных веществ, а также ультратонкие изменения живых бактериальных клеток. Собранный в Перми фонд непатогенных штаммов родококков — удобный объект для получения новых ценных веществ, разложения сложных органических соединений, а также для конструирования новых штаммов и разработки эффективных биотехнологий.
— Недавно в журнале Pathogens вышла статья, в которой вы и ваши коллеги предупреждаете о потенциальной опасности перерождения родококков из непатогенных микроорганизмов в болезнетворные. Из-за чего это может произойти?
— Такое превращение микроорганизмов, питающихся органическими веществами, возможно на фоне крайне неблагополучной экологической ситуации. В условиях нарастающего техногенного прессинга на природные экосистемы практически любой сегодняшний свободноживущий микроорганизм способен стать патогенным. Родококки с их универсальным механизмом адаптации к любой среде обитания — одни из первых кандидатов, которые по мере дальнейшего ухудшения экологической обстановки могут перейти в круг потенциально патогенных организмов и уже завтра, а может, сегодня пополнить растущий список инфекционных агентов. Микробиологам следует уделить этой проблеме самое пристальное внимание.
— Атлас, посвященный «королевству» родококков, — продукт коллективного труда. Каков вклад ваших соавторов в его подготовку?
— Создать нечто действительно ценное возможно только в сообществе единомышленников. Соавторы атласа-монографии — мои коллеги, имеющие опыт профессионального обращения с микроорганизмами загрязненных сред и владеющие особой культурой работы с ними. Сегодня в науке, особенно в биологической, ничего нельзя сделать в одиночку.
Беседовала Елена ПОНИЗОВКИНА
Нет комментариев