В. Репин (ИХБФМ СО РАН) о бактерии из вечной мерзлоты

Владимир Репин

Создатель: Алла Аршинова

В Институте хим биологии и базовой медицины СО РАН исследуется амеба Bacillus F (от future- «будущее»), которая была выделена из нескончаемой мерзлоты Мамонтовой горы в Якутии. Её возраст датируется несколькими миллионами лет. В процессе тестов над животными уже подтверждено, что этот мельчайший организм может благоприятно влиять на длительность жизни.

«Мы узрели прямое воздействие на рост уровня интерферона-гамма в 2-3 раза относительно контрольной группы и понижение уровня фактора некроза опухолей, что позитивно сказывается на длительности жизни», — гласит старший научный сотрудник института, кандидат био наук Надежда Миронова. Более тщательно поведать о том, как человек может перенимать опыт долгожительства у микробов, согласился кандидат био наук, заведующий лабораторией микробиологии Института хим биологии и базовой медицины СО РАН Владимир Репин.

- Владимир Евгеньевич, для каких целей ведется поиск старых микробов? Источником какой инфы они могут стать?

- Эти бактерии представляют собой уникальную форму жизни, если откинуть божественную теорию происхождения, они стали первыми живыми созданиями на нашей Земле. Все есть подтверждения, что первыми жителями планетки были бактерии. Как конкретно это вышло, никто не знает. Большие учёные разламывают голову. Подразумевается, что поначалу было тепло, и термофильные мельчайшие организмы появились на планетке первыми. Потом они каким-то образом преобразовали планетку, позже она остывала, проходя эволюционной ступени и катаклизмы, и происходило то, что мы имеем на данный момент. Бактерии изумительны тем, что они бессмертны. Что мы подразумеваем под бессмертностью? То, что бактериальные клеточки делятся, в главном, удвоением. Но у их нет мамы и нет дочки. Они совсем равноценны. Была одна клеточка, условия поменялись — она поделилась, и вышли две равноценные клеточки. Те бактерии, которые мы на данный момент находим, накопили геномы со следами прошедшего.

- А какие конкретно следы прошедшего можно отыскать?

- Все, что написано в ДНК. Естественно, в ней могли происходить и мутационные процессы. Ещё особенно то, что бактерии могут довольно длительно находиться в состоянии анабиоза. Условия нескончаемой мерзлоты, которая по различным данным занимает от 60 до 70% нашей местности — безупречны для сохранности клеток. Мы предполагаем, что в ледниках бактерии не делятся, и находятся в анабиозе. В итоге они могут приостановить свои часы на длительное время. Если представить, что они не метаболизируют, то возраст у их становится существенно меньше. Когда мы говорим «старая амеба», мы берем понятие в кавычки, так как они всё равно живут, хотя и в «спящем» состоянии.

Мы возвращаем их назад и желаем осознать, как длительно они могут находиться в этом состоянии без видимых конфигураций, и как их характеристики можно использовать с полезностью для человека? Ведь самые впечатляющие рекорды долголетия поставлены как раз бактериями. Наши теоретические выкладки демонстрируют, что бактерии могут жить в безупречных состояниях (беря во внимание и мутационные, и температурные сдвижки) максимум миллион лет, в течение которого их ДНК должны быть разрушены. Но в различных местах возникают изумительные сообщения о том, что учёные обнаруживают бактерии в янтаре, возраст которого 25-60 миллионов лет! Но долгожители-рекордсмены находятся в солевых кристаллах, им может быть даже около 250 миллионов лет.

Как бы, они не должны жить, но почему-либо живут. Почему так происходит, мы не знаем, и пытаемся осознать. Наши исследования проходят не только лишь снутри лабораторий института, возглавляемого академиком Валентином Власовым, да и вместе с представителями других научных учреждений, совместно с которыми мы пытаемся ответить на вопрос, почему бактерии способны так длительно проживать без видимого деления? Почему мы говорим «без деления»? Так как когда мы смотрим на вкрапления во льду Мамонтовой горы и других мест — лицезреем, что эти клеточки не делятся, они единичные. Почему сохранились конкретно эти бактерии (эти виды микробов), мы тоже не знаем. Температуры в нескончаемой мерзлоте не очень низкие: -2, — 8 ?С. Это позволяет клеточкам находиться в не замороженном состоянии, а поделиться они не могут хотя бы поэтому, что им не хватает для этого места.

-А почему они в ледниках сохранились, а в нашей среде в свое время погибли?

- А это непонятно. Когда начали выделять и изолировать мельчайшие организмы из янтаря, из солей, оказалось, что они не очень отличаются от современных. Это уже связано с эволюцией самих микробов, так как бактерии, имея состояние анабиоза, не непременно вымирают. Поменялись условия, и какая-то их часть осталась, и они находятся в этих нишах, не размножаясь. А если условия поменяются ещё раз, к примеру, их зальёт водой, они станут опять плодиться. Увлекательна и необыкновенна эволюция микробов. Геном у их очень малогабаритный. Представим, у бактерии есть тыща генов, казалось бы, ей ещё бы набрать, чтоб стать более адаптированной. Но есть два процесса. С одной стороны, они берут чужие гены, методом обмена ДНК, но сразу происходит и процесс изымания генов.

- Владимир Евгеньевич, Вы гласите, что древнейшие и современные бактерии очень похожи, для чего же тогда находить 1-ые?

- Те уже выжили, и мы не знаем, благодаря каким свойствам. Или у их репарация очень развита, или лишний геном… Последовательность хромосомной ДНК Bacillus F секвенирована некоторое количество дней вспять, как очень она отличается (либо не отличается) от современных сородичей, предстоит расшифровать. Удачный способ исследования — 16 S РНК, но он издавна уже не выдерживает критики. Он заключается в идентификации таксонов по последовательности 16 S РНК. Это таковой участок генома, ограниченный, он есть у большинства, оказалось, что по этим буковкам можно найти, к какому роду и виду относится изучаемый объект.

- Почему он тогда не выдерживает критики?

- В неких микробах 16 S РНК — это не один ген, а несколько. Если мы секвенируем один участок 16 S, 2-ой может отличаться от других и даже может быть взят вообщем от бактерии другого вида. У бактерии (за маленьким исключением) нет полового процесса в классическом смысле, у их есть так именуемый горизонтальный перенос генов, это означает, что бактерии необыкновенно много изменяются наборами генов, этот целенаправленный процесс позволяет им выжить в изменяющихся критериях. Они делятся генами не только лишь меж микробами самых отдаленных родов, также могут брать ДНК и у архей, это другое королевство, и у эукариотов. Процент чужеродного в каждой бактерии добивается до 20 и время от времени больше. Они очень нередко обмениваются генами, и эти участки позволяют им длительно существовать. Могу привести любознательный пример. Некие растения вырастают при температуре 55?С, а при низких температурах вымирают. В клубнях таких растений живут термофильные бактерии. Может быть, конкретно они обуславливают возможность жизни при больших температурах.

- Какие характеристики ожидается отыскать у этих микробов?

- Главное — мы желаем выяснить, почему они так длительно живут, и использовать это познание для медицины. Может быть, получится прирастить длительность жизни, но не просто продлить жизнь, а повысить её качество. Это страшно, когда люди длительно живут и очень страдают от различных заболеваний. А опыты проявили, что не только лишь жизнь мышей, которым ввели Bacillus F, видимо, продлилась, да и возросли активность животных. Поведенческие реакции, сексапильная активность у старенькых подопытных восстанавливается.

- И защитные функции.

- Да, а почему, мы не знаем. На данный момент наши коллеги Анатолий Викторович Брушков и Геннадий Иванович Грива в Каролинском институте в Швеции, там стопроцентно секвенирован геном, и нужно будет поглядеть, чем все-таки он отличается от уже узнаваемых нам. Установить и разъяснить сходство и различие микробов меж собой — само по себе является нетривиальной научной задачей. К примеру, был найден умопомрачительный и необъясненный факт — в замороженном мозгу мамонта нашлось семь типов микробов, которые очень меж собой похожи, такое чувство, что из одной бактерии взяли гены и переставили в другую. Идентифицируешь их по 16 S РНК, анализ указывает, что это псевдомонада, а смотришь по другим биохимическим признаком, она очень отличается от псевдомонады, но конкретно качествами, которые присущи другой бактерии, которая выделилась из такого же мозга.

- Перемешались?

- Да, и это очень особенно. Но в микробиологии есть и, казалось бы, незыблемые факты, которые опровергаются потом наукой. К примеру, числилось, что споры бывают только у грамположительных микробов. Причём, за спорообразование отвечает не меньше 20 генов, а наши свежие исследования демонстрируют, что споры могут создаваться и у грамотрицательных микробов. Это означает, что гены каким-то образом переместились в другой организм. Наши президент и премьер-министр молвят о том, что нужно коммерциализировать науку, и с нашей бактерией это как раз может быть, так как она обладает нужными для этого качествами. Но, естественно, нужно разобраться, в чем дело. Так как если внедрять её в медицину без подготовительных исследовательских работ, это может плохо кончиться. Мы каким-то образом пытаемся это сделать. Думаю, это получится, ведь есть примеры, когда амеба использовалась для полезности человека, пробиотики, к примеру, интенсивно используются, это кисломолочные продукты для поддержания и роста иммунитета и для борьбы с патогенными бактериями.

- А какие есть причины длительности жизни человека? И на какие из их оказывает влияние Bacillus F?

- Она увеличивает иммунитет, причём довольно маленькое количество микробов, в наименьшей концентрации они «работают» лучше и поболее отлично. Также к факторам длительности жизни, на которые оказывает влияние эта амеба, относятся поведенческие реакции, сексапильная активность, мышечная сила, уровень интерферона. Понятно, что она очень увеличивает защитные силы организма.

- Отлично ли она живет и плодится?

- Она отлично плодится и нетребовательна, у неё нет антагонистических активностей. Она подавляет некие бактерии, но это не так очевидно, чтоб конкретно это свойство сделало её уникальной.

- Может быть ли такое, что посреди остального, в нескончаемой мерзлоте будут обнаружены потенциально небезопасные для здоровья человека виды микробов? Не рискованно ли заниматься таковой деятельностью?

- Очень неплохой вопрос, и своевременный. В свое время мы работали с натуральной оспой, несколько вирусных частиц которой может привести к эпидемии. Мы поглядели, как длительно может сохраняться вирус — оказалось, более 200 лет в замороженном состоянии, вирус натуральной оспы — один из самых жизнестойких. А к чему это может привести? К эпидемии. На данный момент люди не вакцинируются против оспы, и это агент биотеррора номер один. Но мы всегда это имеем в виду, потому в экспедиции прогуливаются только специально обученные люди (к примеру, имеющие дипломы, разрешающие работать с особо небезопасными инфекциями) и, во-2-х, в полевых критериях мы работаем очень стерильно и транспортируем пробы в особых контейнерах.

Сама же работа проводится исключительно в специализированных лабораториях, чтоб не навредить. Каким образом мы определяем опасность бактерии? Есть косвенные признаки. Является ли эта амеба гемолитической либо нет? Плюс, опыты с мышами. Но о Bacillus F можно сказать только отличные слова, так как даже высочайшие концентрации этой бактерии не приводят к погибели мышей. Мы всегда имеем в виду, что нескончаемой мерзлоте возможно окажется что угодно, не считая того, в ближайшее время довольно интенсивно происходит таяние льдов, снова же, этот миф про глобальное потепление…

- Миф все-же?

- Я считаю, что да. Кое-где теплеет, кое-где холодает. Вы разве не ощутили по Новосибирску, что на нас уж точно потепление не распространяется? И геологи, и учёные на конференциях, все говорят, что нет глобального потепления, есть закономерное изменение климата.

- Как Вы думаете, откуда взялся этот миф?

- Выдумали политики как метод получения средств.

- Могут ли бактерии, отысканные во льдах, посодействовать в исследовании жизни на других планетках?

- Условия Марса похожи на те, которые мы изучаем в ледниках. Если мы осознаем, каким образом бактерии так длительно сохраняются, мы сможем представить, что и в критериях невесомости, и на других планетках может быть то же самое, а если докажем, что радиация не позволяет бактериям быть долгожителями, то мы сможем вычеркнуть из этого перечня определённые планетки. Жизнь во льду открывает для нас многие достойные внимания вещи. Когда мы начали изучить пробы из Антарктиды, которая, казалось бы, не очень затоптана человеком, оказалось, что бактерии, которые отбирались в особых местах, имеют устойчивость ко многим лекарствам, в том числе и лекарствам последнего поколения. И как бы селекции никакой не было, никто их там не кормил ведь. Мы взяли различные типы лекарств, около 23, и оказалось, что к неким из их бактерии устойчивы: от 5 до 17 видов лекарств на их не подействовали.

- И чем это разъясняется?

- Тем, что лекарства — это не панацея. Лекарства существовали в природе, ведь многие из их имеют грибное происхождение. Их нельзя использовать повсевременно без четких исследовательских работ, ведь мы можем столкнуться с такими микробами, которые не подвержены действию лекарств.

- Таким макаром, при помощи микромира воссоздается модель, которая может существовать на других планетках?

- Вы понимаете теорию панстермии о том, что бактерии и какая-то жизнь есть всюду? Бактерии практически не имеют веса, и находятся где угодно — и в атмосфере, и на галлактических кораблях. Они имеют защитные механизмы, я уже гласил про системы репарации, но есть вещи уникальные. К примеру, на Чернобыльской атомной станции бактерии вырастают и отлично плодятся, невзирая на то, что там был очень высочайший радиационный фон. У их есть системы, которые позволяют репарировать ДНК так, что они употребляют атомную энергию в собственных целях, в целях размножения. У этих бактерий лишний геном, другими словами несколько наборов генов. Это может быть и у Bacillus F.

- Как скоро можно будет перейти к доклиническим и клиническим испытаниям бактерии?

- Опыты с мышами как и раньше длятся, на данный момент мы проводим тесты не только лишь в Рф, так как у нас почти все нереально и происходит очень длительно: берут большие средства за тесты, всё монополизировано. Подготовительные результаты демонстрируют, что штаммы Bacillus F очень перспективны.