Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 24
Вроде бы, они не должны жить, но почему-то живут. Почему так происходит, мы не знаем, и пытаемся понять. Наши исследования проходят не только внутри лабораторий института, возглавляемого академиком Валентином Власовым, но и совместно с представителями других научных учреждений, вместе с которыми мы пытаемся ответить на вопрос, почему бактерии способны так долго проживать без видимого деления? Почему мы говорим «без деления»? Потому что когда мы смотрим на вкрапления во льду Мамонтовой горы и других мест — видим, что эти клетки не делятся, они единичные. Почему сохранились именно эти бактерии (эти виды бактерий), мы тоже не знаем. Температуры в вечной мерзлоте не слишком низкие: -2, — 8 ˚С. Это позволяет клеткам находиться в не замороженном состоянии, а поделиться они не могут хотя бы потому, что им не хватает для этого пространства.
-А почему они в ледниках сохранились, а в нашей среде в свое время погибли?
- А это неизвестно. Когда начали выделять и изолировать микроорганизмы из янтаря, из солей, оказалось, что они не сильно отличаются от современных. Это уже связано с эволюцией самих бактерий, потому что бактерии, имея состояние анабиоза, не обязательно вымирают. Изменились условия, и какая-то их часть осталась, и они находятся в этих нишах, не размножаясь. А если условия изменятся ещё раз, например, их зальёт водой, они станут снова размножаться. Интересна и необычна эволюция бактерий. Геном у них очень компактный. Предположим, у бактерии есть тысяча генов, казалось бы, ей ещё бы набрать, чтобы стать более приспособленной. Но есть два процесса. С одной стороны, они берут чужие гены, путем обмена ДНК, но одновременно происходит и процесс изымания генов.
- Владимир Евгеньевич, Вы говорите, что древние и современные бактерии очень похожи, зачем же тогда искать первые?
- Те уже выжили, и мы не знаем, благодаря каким свойствам. То ли у них репарация сильно развита, то ли избыточный геном... Последовательность хромосомной ДНК Bacillus F секвенирована несколько дней назад, насколько сильно она отличается (или не отличается) от современных сородичей, предстоит расшифровать. Удобный метод изучения — 16 S РНК, но он давно уже не выдерживает критики. Он заключается в идентификации таксонов по последовательности 16 S РНК. Это такой участок генома, консервативный, он есть практически у всех, оказалось, что по этим буквам можно определить, к какому роду и виду относится изучаемый объект.
- Почему он тогда не выдерживает критики?
- В некоторых бактериях 16 S РНК — это не один ген, а несколько. Если мы секвенируем один участок 16 S, второй может отличаться от других и даже может быть взят вообще от бактерии другого вида. У бактерии (за небольшим исключением) нет полового процесса в традиционном смысле, у них есть так называемый горизонтальный перенос генов, это значит, что бактерии необычайно много меняются наборами генов, этот целенаправленный процесс позволяет им выжить в изменяющихся условиях. Они делятся генами не только между бактериями самых отдаленных родов, а также могут брать ДНК и у архей, это другое царство, и у эукариотов. Процент чужеродного в каждой бактерии достигает до 20 и иногда больше. Они очень часто обмениваются генами, и эти участки позволяют им долго существовать. Могу привести любопытный пример. Некоторые растения растут при температуре 55˚С, а при низких температурах вымирают. В клубнях таких растений живут термофильные бактерии. Может быть, именно они обуславливают возможность жизни при высоких температурах.
- Какие свойства ожидается найти у этих бактерий?
- Главное — мы хотим узнать, почему они так долго живут, и использовать это знание для медицины. Возможно, удастся увеличить продолжительность жизни, но не просто продлить жизнь, а повысить её качество. Это же ужасно, когда люди долго живут и сильно мучаются от всевозможных болезней. А эксперименты показали, что не только жизнь мышей, которым ввели Bacillus F, видимо, продлилась, но и увеличились активность животных. Поведенческие реакции, сексуальная активность у старых подопытных восстанавливается.
- И защитные функции.
- Да, а почему, мы не знаем. Сейчас наши коллеги Анатолий Викторович Брушков и Геннадий Иванович Грива в Каролинском институте в Швеции, там полностью секвенирован геном, и надо будет посмотреть, чем же он отличается от уже известных нам. Установить и объяснить сходство и различие бактерий между собой — само по себе является нетривиальной научной задачей. Например, был обнаружен удивительный и необъясненный факт — в замороженном мозгу мамонта нашлось семь типов бактерий, которые очень между собой похожи, такое ощущение, что из одной бактерии взяли гены и переставили в другую. Идентифицируешь их по 16 S РНК, анализ показывает, что это псевдомонада, а смотришь по другим биохимическим признаком, она сильно отличается от псевдомонады, но именно свойствами, которые присущи другой бактерии, которая выделилась из того же мозга.
- Перемешались?
- Да, и это очень необычно. Но в микробиологии есть и, казалось бы, незыблемые факты, которые опровергаются впоследствии наукой. Например, считалось, что споры бывают только у грамположительных бактерий. Причём, за спорообразование отвечает не меньше 20 генов, а наши последние исследования показывают, что споры могут образовываться и у грамотрицательных бактерий. Это значит, что гены каким-то образом переместились в другой организм. Наши президент и премьер-министр говорят о том, что надо коммерциализировать науку, и с нашей бактерией это как раз возможно, потому что она обладает востребованными для этого свойствами. Но, конечно, надо разобраться, в чем дело. Потому что если внедрять её в медицину без предварительных исследований, это может плохо кончиться. Мы каким-то образом пытаемся это сделать. Думаю, это удастся, ведь есть примеры, когда бактерия использовалась для пользы человека, пробиотики, например, активно применяются, это кисломолочные продукты для поддержания и увеличения иммунитета и для борьбы с патогенными микробами.
- А какие существуют факторы продолжительности жизни человека? И на какие из них влияет Bacillus F?
- Она повышает иммунитет, причём достаточно небольшое количество бактерий, в меньшей концентрации они «работают» лучше и более эффективно. Также к факторам продолжительности жизни, на которые влияет эта бактерия, относятся поведенческие реакции, сексуальная активность, мышечная сила, уровень интерферона. Известно, что она сильно повышает защитные силы организма.
- Хорошо ли она живет и размножается?
- Она прекрасно размножается и неприхотлива, у неё нет антагонистических активностей. Она подавляет некоторые бактерии, но это не так явно, чтобы именно это свойство сделало её уникальной.
- Возможно ли такое, что среди прочего, в вечной мерзлоте будут обнаружены потенциально опасные для здоровья человека виды бактерий? Не рискованно ли заниматься такой деятельностью?
- Очень хороший вопрос, и своевременный. В свое время мы работали с натуральной оспой, несколько вирусных частиц которой может привести к эпидемии. Мы посмотрели, как долго может сохраняться вирус — оказалось, более 200 лет в замороженном состоянии, вирус натуральной оспы — один из самых живучих. А к чему это может привести? К эпидемии. Сейчас люди не вакцинируются против оспы, и это агент биотеррора номер один. Но мы всегда это имеем в виду, поэтому в экспедиции ходят только специально обученные люди (например, имеющие дипломы, разрешающие работать с особо опасными инфекциями) и, во-вторых, в полевых условиях мы работаем максимально стерильно и транспортируем пробы в специальных контейнерах.
Сама же работа проводится только в специализированных лабораториях, чтобы не навредить. Каким образом мы определяем опасность бактерии? Есть косвенные признаки. Является ли эта бактерия гемолитической или нет? Плюс, эксперименты с мышами. Но о Bacillus F можно сказать только хорошие слова, потому что даже высокие концентрации этой бактерии не приводят к смерти мышей. Мы всегда имеем в виду, что вечной мерзлоте может оказаться что угодно, кроме того, в последнее время достаточно активно происходит таяние льдов, опять же, этот миф про глобальное потепление...
- Миф все-таки?
- Я считаю, что да. Где-то теплеет, где-то холодает. Вы разве не почувствовали по Новосибирску, что на нас уж точно потепление не распространяется? И геологи, и учёные на конференциях, все утверждают, что нет глобального потепления, есть закономерное изменение климата.
- Как Вы думаете, откуда взялся этот миф?
