Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова
тел./ факс: +7(4852) 79-77-51
Научная деятельность Документы Подразделения научного управления Молодежная наука

Загадки водных миров

07/12/2015
Загадки водных миров

Ученые ЯрГУ им. П.Г. Демидова часто проводят исследования  совместно со специалистами других научных учреждений. Сегодня мы беседуем с А.С. Семеновой, кандидатом биологических наук, старшим научным сотрудником «Атлантического научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии». Анна Сергеевна руководит проектом «Коэволюция цианобактерий и зоопланктона: защитная роль  цианотоксинов», выполняемым совместно с коллективом ученых факультета биологии и экологии ЯрГУ.

- Анна Сергеевна, расскажите, пожалуйста, для чего нужно изучать свойства цианотоксинов? Что это дает в практическом смысле?

- Проект «Коэволюция цианобактерий и зоопланктона: защитная роль цианотоксинов» задумывался нами с целью выяснения экологических функций цианотоксинов – вторичных метаболитов цианобактерий, в водных экосистемах. Казалось бы, давно известно о том, что ряд цианобактерий (или, как их еще называют, синезеленых водорослей) способны продуцировать цианотоксины, опасные как для низших и высших животных, так и для человека. Но то, что мы знаем, это лишь вершина айсберга. Да, синезеленые водоросли продуцируют вещества опасные для животных и человека, да, в последнее время массовое развитие этих водорослей в природных водоемах наблюдается все чаще и последствия с каждым годом могут быть все катастрофичнее.

- Как, например?

- Цианотоксины являются опасными ядами для людей: известно много случаев отравления людей при употреблении воды из цветущих цианобактериями водоемов, при потреблении рыбы из таких водоемов, известны и летальные исходы. Среди цианотоксинов в водоемах всего мира наиболее распространены гепатотоксины (микроцистины, цилиндроспермопсин) и нейротоксины (анатоксин-а, сакситоксины). Первая группа цианотоксинов вызывает преимущественно некротические повреждения печени, вторая – неврологические эффекты, судороги, конвульсии, паралич дыхательных мышц и смерть от удушья. Кроме того, цианобактериальные токсины обладают канцерогенным и мутагенным эффектами.
Но дело в том, что цианотоксины возникли в процессе эволюции совсем не как средство против человека, и то, что они оказались опасны для него, это просто следствие их неизбирательности в воздействии на живые организмы. Изначально, как предполагается, цианотоксины возникли как защитное средство, способное подавлять планктонные организмы, которые, в свою очередь, питались цианобактериями. Но когда цианобактерии начали продуцировать цианотоксины, планктонные организмы также стали эволюционировать вместе с цианобактериями, вырабатывать защитные механизмы от их воздействия, цианобактерии же продолжили создавать все более ядовитые цианотоксины. Совместное существование планктонных организмов и цианобактерий длится тысячелетия, и все это время происходит их коэволюция или, иначе говоря, совместная эволюция; она началась не вчера и закончится не завтра, а мы в своей работе пытаемся  вскрыть ее механизмы. Для чего мы это делаем? Если мы придем к пониманию механизмов этой коэволюции, мы сможем бороться с последствиями массового развития цианобактерий. Конечно, это только в самой отдаленной перспективе, пока что мы в своей работе ставим более скромные и конкретные практические задачи.

- На каких водоемах пройдут полевые работы по проекту?

- Наш проект, по сути, объединяет ученых из двух областей России: Ярославской и Калининградской. Почему так вышло? Просто так сложилось, что в Ярославской области и, в частности, в ЯрГУ есть ряд высококвалифицированных специалистов, занимающихся изучением цианобактерий и цианотоксинов – кандидат биологических наук, доцент Бабаназарова Ольга Владимировна, кандидат биологических наук, доцент Сиделев Сергей Иванович, бакалавр 4 курса Плигин Дмитрий Николаевич. Также есть ученые из ИБВВ РАН (пос. Борок Ярославской области), занимающиеся  зоопланктоном, в частности, над проектом работает кандидат биологических наук Жданова Светлана Михайловна. В Калининградской области были отработаны конкретные методики, которые способны показать, как цианотоксины воздействуют на планктонные организмы. Мы решили объединить наши усилия, так на стыке наших исследований и возник этот проект. И так как мы традиционно занимаемся водоемами как в Ярославской, так и в Калининградской областях, в них и будут проводиться полевые работы по данному проекту.

- Что, на Ваш взгляд, самое трудное в этой работе? Какая часть работы, на Ваш взгляд, вызовет наибольшие затруднения?

- В нашей работе мы должны будем проводить эксперименты по влиянию цианотоксинов на зоопланктон в условиях, максимально приближенных к природным. При этом мы должны выбрать два водоема: в первом не развиваются и никогда не развивались токсичные цианобактерии (то есть в этом водоеме зоопланктон в процессе своего существования никогда не сталкивался с цианотоксинами), а во втором, наоборот, периодически должно отмечаться массовое развитие токсичных цианобактерий (соответственно, зоопланктон в этом водоеме сталкивался с цианотоксинами). Найти водоем, в котором развиваются токсичные цианобактерии, совсем не трудно: они развиваются практически во всех водоемах. Сложнее обстоит дело с водоемом, в котором токсичных цианобактерий нет; найти его - это очень сложная задача, но, я надеюсь, она нам по плечу.

Еще одна трудная и оттого еще более интересная наша задача - это провести опыты, подобные лабораторным, но только в природных условиях. Это сразу приводит к массе сложных вопросов, на которые нам предстоит ответить -  вопросов о том, как создать условия, близкие к природным в неких емкостях (мезокосмах), погруженных в природные водоемы, о том, как долго в таких условиях сможет выживать зоопланктон, вопрос о том, как нам контролировать то, что будет происходить в этих емкостях, не нарушая баланса в них.

- Какое оборудование Вы используете при постановке опытов, и где оно находится?

- При постановке опытов и последующей обработке результатов будет использовано самое современное оборудование. В частности, планируемые исследования будут проведены с использованием современного аналитического оборудования производства ведущих фирм США, Германии, Франции, России: спектрофотометр Unico UV/VIS 2802, микропланшетный спектрофотометр Anthos 2020, световые микроскопы Leica СМЕ-Т, флуоресцентный микроскоп Axioskop 40L (Carl Zeiss), хроматограф ВЭЖХ Merk-Hitachi; ПЦР-лаборатория ЯрГУ в режиме реального времени на основе амплификатора CFX96 Touch (Bio-RAD, США), портативный кислородометр Hanna HI 9142; портативный мультипараметровый прибор (электропроводность, минерализация, температура) Hanna HI 991300. Практически все это оборудование находится в ЯрГУ.

- Ведутся ли подобные исследования за рубежом и какова их цель?

- За рубежом проводятся отдельные исследования, целью которых, как правило, служит изучение воздействия цианотоксинов на отдельные лабораторные популяции планктонных животных. Как правило, это простые лабораторные токсикологические опыты, проводятся они не с очищенными формами токсинов цианобактерий, а только лишь с вытяжками и экстрактами из цианобактериальной биомассы с использованием классических тест-объектов (Daphnia magna, р. Ceriodaphnia). За рубежом практически отсутствуют полевые эксперименты в условиях, приближающихся к природным. Основной отличительной чертой нашей работы будет то, что эксперименты будут поставлены нами в природных водоемах, с природными естественными популяциями зоопланктона, будут использованы чистые формы цианотоксинов, что исключит влияние других сопутствующих им компонентов.

- В описании Вашего проекта встречается такое выражение: «гонка вооружений».  Применительно к коэволюционным отношениям цианобактерий и зоопланктона это термин или ассоциативное выражение?

- «Гонка вооружений» в данном случае, конечно, ассоциативное выражение, которое как нельзя лучше подходит для описания того, что мы наблюдаем в живой природе в процессе коэволюции живых организмов. На каждое действие в природе возникает в процессе эволюции противодействие: цианобактерии продуцируют цианотоксины, планктонные животные приспосабливаются к ним, на что цианобактерии создают еще более сильные токсины, животные эволюционируют и приобретают  еще более эффективные приспособительные механизмы и так далее до бесконечности. Подобно этому и в нашем обществе на каждое оружие возникает «противооружение»: допустим, создаются все более совершенные ракеты, но вместе с тем совершенствуются и системы противоракетной обороны.

- Вы давно работаете над проблемой коэволюции цианобактерий и зоопланктона; многое ли стало понятным во взаимодействии этих водных миров?

- Да, эта проблема, а именно взаимодействие двух сообществ - сообщества планктонных животных, парящих в толще воды, и сообщества микроводорослей, также парящих в водной толще - этих двух своеобразных миров волнует меня уже очень давно. Планктонные животные выедают фитопланктон, фитопланктон отчаянно сопротивляется и приобретает в процессе эволюции все более совершенные свойства и защитные механизмы, и один из этих механизмов - образование страшных  ядов, цианотоксинов. Но и планктонные животные эволюционируют вслед за фитопланктоном, это взаимодействие, коэволюция, взаимопроникновение этих двух миров делает их разнообразнее, интереснее, загадочнее, наконец! В своей работе мы бьемся как раз над разгадкой одной из загадок этих миров, и, надеюсь,  разгадаем ее. Но еще тысячи ждут впереди!



ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Яндекс Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Возврат к списку


Декабрь 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
27 28 29 30 3
4 6 7
11 13 14 15 16
18 19 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
Управление научных исследований и инноваций (УНИ) ЯрГУ

+7(4852) 79-77-51
nis@uniyar.ac.ru

Ярославль,
ул. Советская, 14, к. 305
посмотреть на карте

Время работы

с 8:30 до 17:30,
обед с 12:30 до 13:30