«Мы ищем бактерии, которые можно было бы применить в арктическом регионе для утилизации нефтяных разливов»

В лаборатории я начал работать примерно два с половиной года назад, на третьем курсе. Для летней практики студенты кафедры выбирают себе научного руководителя и лабораторию, в которой будут работать. Микробиология показалась мне одним из очень интересных направлений, и я решил сходить в эту лабораторию. Мне очень понравился коллектив и атмосфера, которая здесь царила. Средний возраст сотрудников лаборатории был гораздо ниже, чем в целом на кафедре, я заметил позитивную активность. Вначале для меня это была практика, которая переросла в курсовую работу, а затем — в дипломную. Возможно, в скором времени эта цепочка завершится кандидатской работой.

Микробиология изучает так называемых микроорганизмов, которые включают в себя бактерии, микроводоросли и эукариоты. Получается, что спектр изучения - довольно большой. Мы занимаемся изучением именно бактерий. Сейчас проводим исследования в области создания микробных биопрепаратов для утилизации нефтяных разливов. Другими словами, мы ищем бактерии, которые можно было бы применить в арктическом регионе для утилизации с их помощью возможных нефтяных разливов в будущем.

Практика студента биофака зависит от того, каким направлением биологии он занимается. Есть несколько вариантов: общая биология (зоология, ботаника и прочие), биохимическое направление и биофизическое направление. Есть общие практики для студентов всех этих направлений — например, на первом курсе. Студенты выезжают на биостанцию под Москвой, изучают растительный и животный мир, в течение полутора месяцев находятся в полевых условиях. Бывают и специализированные практики в зависимости от выбранной кафедры. После четвертого курса студенты выбирают, чем будут заниматься в рамках своей дипломной работы.

У нас на втором курсе студент уже обязательно должен выбрать кафедру. Я посетил несколько лабораторий с разными научными руководителями. Интересно, что выбранная лаборатория не обязательно должна быть на биофаке: она может быть и в других научных институтах — институте общей генетики, институте микробиологии, например. Наверное, я выбрал эту лабораторию из-за активных людей, которые тут работают, а, где активность, там и жизнь.

Каждый студент, который впервые приходит в лабораторию, начинает с изучения типичных методов работы. Его обучают тому, чем здесь постоянно занимаются — это микробиологический посев, анализ результатов, правила работы в тех или иных условиях. Затем каждому студенту дается небольшой проект: он делает исследование, получает результаты, анализирует их и, вкупе с анализом научной литературы, выдает в виде курсовой работы, а затем и дипломной. Лично я занимался поиском микроорганизмов, способных употреблять и утилизировать углеводороды нефти, переводить их в безопасные продукты метаболизма. Мы рассматривали все регионы, производили посев и выявляли микроорганизмов, которые там обитают, далее проверяли их способности к употреблению различных углеводородов. Выявляя самых активных, в дальнейшем мы сможем их использовать для создания препаратов для утилизации нефтяных разливов.

Это делается с помощью посева образцов на питательной среде. Это некий «бульон» со всеми необходимыми питательными элементами, в котором микроорганизмы могут расти. Туда добавляются субстраты, которые нас интересуют — в данном случае это нефть. Если они способны вырасти на таком субстрате, значит они смогут это сделать и в реальной среде и утилизировать его.

Мне кажется, нам всегда интересно то, что мы знаем наименее всего. Микромир нам не виден, и мы даже не представляем, что там происходит. Это крайне интересно и необычно. Если говорить о моем выборе тематики научной работы, думаю, он связан с тем, что она очень актуальна. Мы занимаемся утилизацией нефтяных разливов именно в холодном климате. Природа Арктики уникальна и сложна. Задача ученых сейчас — придумать такие методы защиты, чтобы они были удобны, актуальны, безопасны, а, главное — эффективны. На данный момент их очень немного. Мне как раз интересно найти что-то новое и создать то, что смогло бы спасти Арктику от нефтяных загрязнений.

Разница заключается в том, что в теплом климате активность микроорганизмов намного выше, чем в холодном. Таким образом, они гораздо активнее употребляют все загрязнения. А в Арктике лето очень короткое: микроорганизмы банально даже не успевают размножаться и, естественно, не успевают утилизировать загрязнения, которые там есть. Именно поэтому там их нужно стимулировать, поддерживать.

Она происходит двумя способами. Можно ввести питательные вещества в среду, следовательно, потребление бактерий активизируется, и они смогут употреблять загрязнения более активно. Второй способ состоит в том, что мы вносим в эту среду не питательные вещества, а самих бактерий в виде жидкости или сухого порошка, а они размножаются и уничтожают загрязнения. Нескольких килограммов бактериальных препаратов достаточно, чтобы очистить гектар земли.

Если загрязнения крупные, то их собирают механически — с помощью техники. Однако всю нефть собрать таким образом невозможно. Поэтому вносятся дополнительные химические вещества. Они растворяют загрязнения, которые впоследствии испаряются. Но в целом нефтяные загрязнения могут сохраняться в течение многих лет и утилизируются очень плохо.

Главная опасность нефти заключается в том, что она создает на поверхности воды пленку, через которую не могут проникать молекулы кислорода. Соответственно, всем живым организмам, находящимся под этой пленкой, кислород недоступен, поэтому они погибают. Если нефть разливается на почве, то происходит то же самое, — уменьшение количества кислорода и гибель всего живого.

Что касается площади нефтяной пленки, небольшое количество нефти — буквально несколько десятков миллилитров — способно создать пленку площадью в несколько квадратных метров. Она очень тонкая и абсолютно непроницаемая. Именно в превращении нефти в эту пленку и заключается ее опасность для всего живого. Мы занимаемся разработкой препаратов для использования на побережье и в акваториях.

Весь наш коллектив также так или иначе работал в полевых условиях. Мы выезжаем в экспедиции как раз для того, чтобы оценить загрязнения, которые уже есть, отобрать образцы для поиска новых активных микроорганизмов. Мы делаем это именно в тех местах, где планируется применение наших технологий — на севере, в Арктике, на Дальнем Востоке. Наша работа на экспедициях проста: из разных мест, загрязненных нефтью, мы собираем образцы — воду, грунт. Вернувшись в лабораторию, мы выделяем из них микроорганизмов, которых будем использовать. Из общего числа микроорганизмов мы выделяем только нужных нам и размножаем их. Вообще в этой области есть два подхода — можно создавать новых микроорганизмов с заданными генетическими свойствами (например, со способностью к поеданию каких-то конкретных веществ) с помощью генной инженерии, а можно выделять активных микроорганизмов из того разнообразия, которое уже есть в природе. Особенность нашей работы заключается в том, что сейчас государство запрещает для этих целей использовать генетически модифицированные организмы. Поэтому нам приходится пользоваться вторым способом — выделять активных организмов из существующих. В промышленности, например, генетически модифицированные организмы применяются очень широко, в том числе для производства витаминов и других веществ, но в нашей области это невозможно.

Дело в том, что, если в лаборатории при производстве микроорганизмов можно контролировать то, что они производят, количество, скорость производства, то до конца контролировать развитие микроорганизмов в естественной среде невозможно. Можно только предположить, как они будут действовать. Поскольку до конца мы не можем знать свойств генетически модифицированных организмов, мы должны использовать только то, что уже есть в природе.

В общем-то, ничего страшного не произойдет. Их количество не настолько сильно увеличится, чтобы нанести природе большой вред. Однако, в отличие от других микроорганизмов, бактерии легко обмениваются своими свойствами друг с другом. Их генетический материал довольно небольшой, представлен особыми фрагментами ДНК, называемыми плазмидами. Они кодируют какие-то свойства, и бактерии очень легко ими обмениваются. Невозможно предположить, как и чем они обменяются в естественной среде. Какие-нибудь местные бактерии могут получить новые, не нужные им свойства.

Наша наследственная информация закодирована в ДНК. Точно так же все обстоит и у других организмов. Под наследственной информацией имеется в виду все описание организма: все его свойства, характеристики находятся в одной молекуле. Точно так же все обстоит и у бактерий. Человек не может меняться своей ДНК, а бактерии могут. Принимая эту частицу, они получают новые свойства, становятся более совершенными, универсальными. Поскольку до конца мы не можем предположить, какими свойствами они обменяются, они могут нанести вред окружающей среде.

Я считаю, что запрет на помещение генетически модифицированных организмов в естественную среду абсолютно обоснован. Могу привести пример из жизни. Все мы знаем, что основной способ борьбы с болезнетворными бактериями — антибиотики. Они действуют только на определенные группы бактерий. Почему нельзя постоянно использовать одни и те же антибиотики? Дело в том, что бактерии постепенно приобретают к ним устойчивость. Соответственно, если постоянно продолжать вводить человеку этот антибиотик, одна бактерия передаст свою устойчивость всем остальным. Таким образом, вылечить болезнь этим путем уже становится невозможно. Именно поэтому спектр антибиотиков необходимо постоянно менять. Бактерии могут распространить какое-либо свойство по всей популяции и стать устойчивыми к чему угодно.

Наверное, главное преимущество состоит в том, что по факту он может заниматься чем угодно — тем, чем ему интересно. Если на иной работе перед вами стоит определенный набор задач, которые вы выполняете, то здесь, выбирая тематику своего исследования, вы свободны в своем выборе. На одном только биологическом факультете есть 27 кафедр — это 27 научных направлений. В каждом из них есть множество разных групп. Таким образом, деление очень большое. Начав работать над исследованием по тому или иному направлению, вы сталкиваетесь с множеством задач, появления которых никак не могли предположить заранее. Когда вы занимаетесь исследованием, перед вами стоит проблема, которую вы должны решать и к которой должны искать подходы. Такой широкий выбор направлений и обилие задач для науки как профессиональной сферы уникален.

Ценность науки состоит еще и в том, что здесь очень важно обмениваться опытом. Все ученые участвуют в научных конференциях, пишут и читают научные публикации. Знание — вещь, которая должна быть общей для всех. Поэтому важно обмениваться опытом и развиваться профессионально. А возможности для научной жизни действительно велики.

Конечно, многие сталкиваются с недостатком времени на личную жизнь. Мы, что называется, женаты на работе. Наши домочадцы, конечно, этому обстоятельству не радуются. Некоторые из них даже переехали в лабораторию, чтобы почаще видеться. Если человек увлечен работой и ему это интересно, то все остальное отходит за задний план.

Если же говорить о зарплате, скажу так: если будешь активно работать — голодным не останешься. У каждого сотрудника лаборатории есть свой круг обязанностей. Вообще гранты — это наше всё. От них очень многое зависит.

Грантовая система подразумевает, что на какие-то конкретные исследования вам могут выделить необходимую сумму. Однако эту сумму вам дадут только в том случае, если учреждение, которое ее предлагает, будет уверено в том, что вы выполните всё, что обещаете. Ученые оставляют заявки и формируют предложение — то, что они могут сделать. И на конкурсной основе учреждение выбирает тех, чье предложение наиболее привлекательно. Для этого лабораториям постоянно приходится активно работать и быть в научном поиске. Так они получают финансирование. Не знаю, хороша или плоха эта система. Но именно она часто толкает ученых на новые исследования. Минус же заключается в том, что этого финансирования во многом недостаточно. Но, тем не менее, лучшей системы пока не изобрели.

Во-первых, я бы не каждому студенту посоветовал бы такую же карьеру, как у меня. На самом деле, мне кажется, что главное для каждого человека, начинающего обучение — как школьника, так и студента — оценить спектр возможностей, которые у него есть. Увидев что-то интересное, не стоит на этом зацикливаться. Всегда стоит посмотреть на все возможности и уже из них выбрать подходящие. У нас все обычно происходит так: студенты, выбирая тему для дипломной работы, «ходят в гости» к научным руководителям, как-то с ними взаимодействуют, и уже потом принимают решение. Использовать возможность выбора — мой главный совет.

Наверное, главным своим достижением я считаю то, что в декабре 2014 года я стал победителем научных боев Правительства Москвы. Это соревнование молодых ученых, на котором за 10 минут безо всякой подготовки и без использования фото- и видеоматериалов они должны рассказать перед публикой, чем занимаются. Думаю, если я стал победителем и смог донести до публики сложный научный материал, рассказать, чем мы занимаемся, так, что они это поняли, то это хорошо.

Поскольку наша лаборатория называется Лабораторией микробной биотехнологии, мы занимаемся внедрением научных разработок в практику. Моя главная научная цель — использовать фундаментальные разработки для применения их в бытовой жизни, промышленности или еще где-либо. Пока я не планирую менять направление деятельности.