X Международный конгресс по экстремофилам
Е.А.Бонч-Осмоловская,
доктор биологических наук
Институт микробиологии им.С.Н.Виноградского РАН Москва
Экстремофилы — микроорганизмы, обитающие в экстремальных для остальных форм жизни условиях, — известны с начала прошлого века, но активное и всестороннее их исследование началось лишь три десятилетия назад. Такое внезапное усиление интереса и последовавшие за ним крупные научные открытия связаны, в первую очередь, с желанием определить физико-химические границы жизни (максимально высокая и максимально низкая температура, максимумы и минимум рН, высокая соленость). Усилиями микробиологов эти границы все время отодвигались; одновременно оказалось, что многие экстремофилы представляют собой древние эволюционные линии прокариот и отличаются уникальным метаболизмом.
Открытие экстремофилов повлекло за собой работы по исследованию особенностей их белков
© Бонч-Осмоловская Е.А., 2014
и нуклеиновых кислот, которые сохраняют свою структуру и функции в условиях, разрушающих биополимеры обычных микроорганизмов. (На этом, собственно, построены основные приемы консервирования пищевых продуктов, известные с древности: истинные экстремофилы существуют в особых местообитаниях, и продуктам угрожает лишь «обычная» микрофлора.) И, наконец, еще одним стимулом в изучении экстремофиль-ных микроорганизмов стало их широкое использование в биоиндустрии. В первую очередь речь идет о ферментах, которые у экстремофилов необыкновенно стабильны и потому применяются в самых разных областях: от производства детергентов для стиральных порошков до разнообразных манипуляций с ДНК при молекулярно-биоло-гических исследованиях — как научных, так и прикладных.
Сам термин «экстремофил» до сих пор не совсем устоялся. Некоторые авторы отмечают его ан-
тропоцентричность, поскольку считают некое местообитание экстремальным, беря за норму параметры своей собственной среды обитания (умеренную температуру, нейтральную и лишенную избыточной солености водную среду). Однако то, что для высших организмов непригодно, для экстремофилов — норма. Иногда экстремальными местообитаниями называют те, которых относительно мало на Земле, — такое определение справедливо для высокотемпературных, кислых, щелочных биотопов. Но как быть с холодными пространствами? Основная масса воды Мирового океана отличается низкой температурой, и живущие в этих условиях психрофилы составляют весьма многочисленную группу. То же самое относится к зоне вечной мерзлоты, занимающей, к примеру, 65% площади России. Другой терминологической вопрос: можно ли отнести к экстре-мофилам микроорганизмы, которые лишь переживают неблагоприятные условия, например отсутствие воды в пустыне, но, естественно, лучше развиваются при ее наличии? Следует признать, что определение круга микроорганизмов, относимых к экстремофилам, в большой степени определяется индивидуальным мнением ученых, обладающих правом принятия решения, — редакторов журналов, организаторов научных мероприятий. Не обошлось без некоторого волюнтаризма и при составлении научной программы X Международного конгресса по экстремофилам, прошедшего в Санкт-Петербурге 7—11 сентября*.
Международные конгрессы по экстремофилам проводятся каждые два года, начиная с 1996-го, и обычное число их участников — 300—350 человек. Формально главным организатором считается Международное общество по экстремофилам (International Society on Extremophiles, ISE). Российские микробиологи предлагали провести Международный конгресс по экстремофилам в нашей стране еще в 2010 г., однако пришлось уступить очередь Испании. Конгресс 2012 г. успешно прошел в Севилье, где и поддержали заявку России на проведение следующего в Санкт-Петербурге.
Вероятно, ни одна страна не сравнится с Россией по количеству и разнообразию экстремальных местообитаний: горячие источники Камчатки, Байкала, Кавказа, глубинные нефтяные скважи-
* Научную программу конгресса можно посмотреть на сайте: www.extremophiles2 014.ru/pages/programme/schedule, php#anchor.
Оргкомитет Х Международного конгресса. Слева направо: А.И.Слободкин, Н.В.Пименов, Е.А.Бонч-Осмоловская, А.А.Перевалова, О.А.Подосокорская, И.В.Кубланов, М.И.Прокофьева, Т.Г.Соколова.
Здесь и далее фото, предоставленные оргкомитетом
ны Сибири, дающие доступ к высокотемпературной подземной биосфере, содовые озера Забайкалья, гиперсоленые лагуны, кислотные «хвосты» разрабатываемых рудных месторождений, тундровые болота, области вечной мерзлоты. Изучать экстремофилов, и конкретно термофилов, начали еще с 60-х годов прошлого века в Институте микробиологии АН СССР, причем преследовались в основном прикладные цели. Спустя десятилетие одновременно с остальным миром к интенсивным исследованиям экологии и разнообразия экстре-мофилов подключились советские микробиологи, прежде всего Г.А.Заварзин и его ученики. Многие из их работ были пионерными, не имели аналогов в мировой науке и лишь позднее были подхвачены многочисленными последователями. Часть этих трудов, опубликованных в русскоязычных журналах, до сих пор остается неизвестной широкому кругу ученых (а иногда, будем откровенны, и намеренно замалчивается). В настоящее время помимо Института микробиологии им.С.Н.Виноград-ского РАН (ИНМИ), где продолжают работать ученики Заварзина, изучением разнообразия и экологии экстремофильных прокариот занимаются и во многих научных центрах (Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им.Г.К.Скрябина в Пущине, Томском государственном университете, Институте общей и экспериментальной биологии СО РАН в Улан-Удэ, Институте цитологии и генетики СО РАН в Новосибирске, Лимнологическом институте СО РАН в Иркутске и др.). Помимо этого ведутся исследования метаболизма экстре-мофилов, основанные на анализе полных геномов, изучаются структуры и функции их ферментов (Центр «Биоинженерия» РАН, Институт биоорга-
нической химии им.М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, Институт биохимии им.А.Н.Баха РАН, Институт белка РАН). В международных конгрессах по экстремофилам ранее участвовали лишь очень немногие ученые (в основном из ИНМИ РАН), да и значительная часть их работ по-прежнему публикуется только в российских научных изданиях. В связи с этим одна из важнейших мотиваций для проведения в России конгресса — знакомство мировой науки с результатами российских исследователей и одновременно введение их
в международное научное сообщество.
* * *
На открытии конгресса, после традиционных коротких приветствий организаторов, в том числе представителя Федерации европейских микробиологических обществ (The Federation of European Microbiological Societies, FEMS) Г.Маузера (G.Muy-zer, Нидерланды), состоялась лекция А.Я.Мулкид-жаняна (A.Y.Mulkidjanian, «On the salt of the Earth: habitats of the first cells and evolution of the energy harvesting»). Этот российский ученый в настоящее время работает в Университете Оснабрюка (Германия) и известен своими исследованиями в области эволюции прокариот.
Лекция на открытии — очень важная часть всякого конгресса, определяющая его уровень и задающая тон; тематика такой лекции всегда более общая по сравнению с пленарными докладами самого конгресса. В идеале она должна показать место
исследований экстремофильных прокариот в контексте наук о жизни, а также их связь со смежными науками — теорией эволюции, геологией, астробиологией.
Этим целям идеально отвечала лекция Мулкид-жаняна, и ее связь с экстремофилами была самой что ни на есть прямой. Речь шла о совместном с московским геологом А.Ю.Бычковым исследовании, доказывающем, что конденсат, образующийся при выпаривании воды камчатских горячих источников, по своему химическому составу, и в первую очередь по концентрации калия, точно соответствует составу цитоплазмы современных клеток. Из этого следует, что местом зарождения жизни был не океан, где концентрация калия значительно ниже, а лужицы переосажденного гидротермального пара.
Традиционно сессии — как пленарные, так и секционные — посвящены не отдельным группам экстремофилов, а различным аспектам их изучения: от экологии до прикладных исследований. На конгрессе две наиболее популярные сессии — «Разнообразие и экология экстремофилов» и «Физиология и геномика экстремофилов» — были расширены по сравнению с остальными («Генетика», «Белки», «Приложение») и представлены четырьмя лекциями вместо двух. Еще одна пленарная сессия — «Полярные исследования» — была посвящена последним достижениям в изучении микробных сообществ Арктики и Антарктики. Такое внимание к холодным местообитаниям и живущим там псих-
Е.А.Бонч-Осмоловская открывает конгресс.
Лекцию читает А.Я.Мулкиджанян.
рофильным микроорганизмам связано с активными исследованиями в этой области, которые проводят и российские, и зарубежные научные коллективы. Те же тематические направления были представлены на параллельных сессиях — каждая из них состояла из шести устных докладов, которые отбирались на основании тезисов, присланных участниками конгресса.
Новшествами нашего конгресса стала сессия устных докладов молодых ученых, а также шесть круглых столов по актуальным в настоящий момент направлениям: «Вирусы экстремо-филов», «Полиэкстремофилы», «Новые экстремофилы и таксономия», «Глубинная биосфера», «Некультивируемые экстремофилы и геномы единичных клеток», «Эволюция экстремофилов».
Две самые популярные сессии — «Разнообразие и экология» и «Физиология и геномика» — объединили по два, казалось бы, независимых направления микробиологических исследований. Причина тому — молекулярно-биологические подходы, в корне изменившие облик современной микробиологии. Удешевление процесса секвенирования сделало его рутинным методом в изучении отдельных генов, полных геномов организмов и метаге-номов природных микробных сообществ. Создание колоссальных по объему и все время пополняемых баз данных позволяет не только идентифицировать отдельные гены, но и выявлять их принадлежность к каким-либо таксонам как культивируемых микроорганизмов, так и некультивируе-мых. Таким образом, исследование разнообразия тесно переплетается с экологией, изучение физиологии сейча
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.