Перспективные микроводоросли

Ученые ТГТУ выделили из них вещества, обладающие значительным антибактериальным потенциалом

На кафедре «Технологии и обору­дование пищевых и химических производств» ТГТУ завершается реализация двухгодичного гранта, в процессе которого ученые под­робно исследовали антибактери­альные свойства фототрофных микроорганизмов и пришли к выводу, что они успешно борются с патоген­ной микрофлорой, причем в ряде случаев их действие сопоставимо с антибиотическими веществами, используемыми в различных от­раслях народного хозяйства.

ОТ ГОСЗАДАНИЯ ДО ПРОЕКТА

Научную группу, которая занимает­ся лабораторным культивировани­ем фототрофных микроорганизмов и выделением из них различных соединений, которые после тща­тельного изучения их свойств могут найти широкое применение в раз­личных отраслях экономики, в пер­вую очередь в сельском хозяйстве, возглавляет кандидат технических наук доцент кафедры Михаил Тем- нов. Ему помогают аспиранты Яна Устинская, Мария Еськова и Кирилл Меронюк. Кирилл увлекся научной деятельностью, связанной с микро­водорослями, семь лет назад, еще находясь на втором курсе вуза. Сей­час он задействован на всех стадиях исследования, начиная от стадии культивирования клеток до выде­ления конечного продукта в высо­кой концентрации.

На самом деле микроводорослями на кафедре занимаются уже на про­тяжении десятилетия. При единой тематике направления исследований самые разные, вплоть до получения из фототрофных микроорганизмов биодизельного топлива третьего поколения. Но начало проекту, что реализуется здесь сейчас, дало гос- задание, в рамках которого сотруд­ники кафедры исследовали методы очистки муниципальных сточных вод. «Мы пытались очищать их с по­мощью микроводорослей, — расска­зывает Михаил Темнов. — В процес­се заметили, что параллельно с тем, что удаляются какие-то химические загрязнения, уменьшается и коли­чество патогенных и условно пато­генных бактерий в сточных водах». Ученые ТГТУ заинтересовались этим вопросом, решив в перспективе изу­чить, почему так происходит. Впо­следствии Михаил выиграл прези­дентский грант для молодых ученых- кандидатов наук и вместе со своей командой приступил к работе.

Микроорганизмы, что в большом количестве выращивают в стенах лаборатории, синтезируют белок, различные витамины, липиды, жирные кислоты и другие биологи­чески активные вещества. Клетки фототрофных микроорганизмов способны к фотосинтезу и в процес­се своей жизнедеятельности непри­хотливы — нуждаются в солнечном свете, незначительном количестве минеральных солей. Вот только первоначально ученым предстояло выяснить, какой из режимов куль­тивирования наиболее перспек­тивен для роста микроводорослей и биосинтеза целевых продуктов. «Мы определили, какую интенсив­ность светового излучения и темпе­ратуру нужно обеспечить клеткам, чтобы получить как можно больше целевого продукта. Для нас было важно, чтобы как можно меньшее его количество убивало как можно большее количество бактерий, — поясняет аспирант третьего года обучения Кирилл Меронюк.

ФОТОТРОФЫ ИЗ КОЛЛЕКЦИИ

Пока проект не завершен и можно подвести лишь его промежуточные итоги, но они уже представляют ин­терес. По мнению Михаила Темнова, некоторые штаммы, что команда ученых использовала в качестве про­дуцентов, превзошли их ожидания. «Вещества, которые мы смогли выде­лить, даже находясь в неочищенном состоянии, обладают значительным антибактериальным потенциалом и очень активно подавляют про­цессы жизнедеятельности бакте­рий», — с удовлетворением отмечает руководитель проекта. Получив та­кие результаты, ученые задумались над тем, как метаболиты действуют на другие микроорганизмы, напри­мер, микроскопические грибы — различные виды плесени. Исследования, позволяющие это определить, уже стартовали. Ответ планируется по­лучить по результатам эксперимен­тальных исследований, которые бу­дут завершены до конца года. «В пер­спективе было бы также неплохо посмотреть, как микроорганизмы влияют на активный ил, процесс ути­лизации которого сложен», — делит­ся планами Михаил Темнов.

Кстати, микроводоросли, которые изучают ученые кафедры «Техноло­гии и оборудование пищевых и хими­ческих производств» ТГТУ в большом количестве присутствуют в водоемах и заболоченной местности. Однако чтобы соблюсти чистоту эксперимен­та, их пришлось взять в Институте физиологии растений имени К.А.Ти- мирязева Российской Академии наук и доставлять из Москвы в пробирках. В Институте собрана богатейшая коллекция фототрофов, но тамбов­ские ученые отобрали для своего ис­следования около десяти видов, на их взгляд, наиболее перспективных. У каждого есть свой паспорт. В нем содержится информация когда, где и кем выделен конкретный штамм, его биологические характеристики.

Опираясь на них, тамбовские ученые подбирали режимы, при которых ми­кроводоросли будут активно расти и синтезировать различные биоло­гически активные вещества. «Мы от­талкивались от природных условий, в которых в свое время был обнару­жен тот или иной микроорганизм, — поясняет Михаил Темное. — Напри­мер, есть информация о том, что он был выделен из лужи в Архангельске. Можно предполагать, что условия архангельской лужи будут ему бла­гоприятны. А может и нет... Подбор режимов — это длительная, но инте­ресная научная работа».

Ради эксперимента ученые выде­лили штаммы и из местных водое­мов, однако в исследованиях там­бовские образцы участия не при­нимают. Как пояснил руководитель проекта, методы, которые исполь­зует научная группа, не позволяют получить чистую линию микро­организмов. Но и справедливости ради стоит заметить, что это боль­ше работа биологов, на кафедре же занимаются прежде всего техноло­гией: исследуют процесс культиви­рования микроводорослей и мето­ды получения конечного продукта с определенными свойствами.

В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРИИ

В этом процессе много разных ню­ансов. Чтобы свести к минимуму влияние внешней среды, в лабора­тории поддерживаются стериль­ные условия. Сотрудники выпол­няют все манипуляции в халатах, волосы забирают под шапочку, а на обувь надевают бахилы. При работе с определенными микро­организмами и химическими ве­ществами обязательно защищают органы дыхания с помощью маски, а руки — с помощью перчаток.

Оборудование, имеющееся здесь, разнообразно и активно использует­ся в процессе исследования микро­водорослей. Нет главных аппаратов и побочных — необходимы все, про­сто применяются они на разных эта­пах научной деятельности. В первую очередь обращают на себя внимание емкости, в которых культивируются микроорганизмы, а также пробирки со штаммами. Они разные по цвету, внешнему виду. «После завершения процесса культивирования клетки нужно сконцентрировать, то есть удалить культуральную жидкость, для этого используем центрифугу, — комментирует процесс Михаил Тем­нов. — Затем с помощью специаль­ного оборудования дезинтегрируем клеточную стенку, получая смесь клеточных стенок, внутренностей этих клеток и нашего целевого про­дукта, который в дальнейшем выде­ляем, например, методом экстрак­ции». Еще несколько этапов — и экс­тракт тестируется на наличие анти­бактериальных свойств с помощью специального метода дисков с при­менением чашек Петри и тест-ми­кроорганизмов — бактерий. Если экстракт подавляет их жизнедея­тельность, то на поверхности чашки Петри будет наблюдаться зона инги­бирования, если нет, то взору пред­станет чашка, заросшая бактериями. «Мы смотрим чистую зону — на­сколько она большая, как ее площадь зависит от концентрации экстракта, устанавливаем закономерности, сравниваем с известными вещества­ми», — поясняет Михаил Темнов.

У него много помощников среди молодежи, со студенческой скамьи увлеченной темой микроводоро­слей. В свои время и сам Михаил тоже прошел этот путь, а сейчас под его началом помогают дви­гать науку бакалавры и магистры ТГТУ которым интересно данное направление. Сфер применения ре­зультатов научной деятельности, полученных в нем, действительно немало — от АПК, пищевой про­мышленности до космонавтики, и все они перспективны.

Елена МИЛОВАНОВА
фото Павла ВАСИЛЬЕВА
Тамбовская жизнь.2023.№85.С.4
Скачать