Бациллы, пожиратели нефти и фабрики антибиотиков. Почему Украинская коллекция микроорганизмов является национальным достоянием

Памятник напротив Института микробиологии и вирусологии на улице Академика Заболотного невозможно рассмотреть с дороги. Придется свернуть и зайти во двор. Вытесанный из камня немного сутулый пожилой человек с острой бородкой держит в ​​одной руке микроскоп, а другую положил на бумаги. Его фигуру окружает отчеканенная надпись на русском языке, ведь памятник установили 40 лет назад: «Путь к счастью лежит через науку, ведущую к познанию истины и утверждению правды».

Он посвящен Даниилу Заболотному — выдающемуся микробиологу, посвятившему жизнь изучению чумы и других инфекционных заболеваний и борьбе с ними. В свое время Заболотный возглавлял главное научное учреждение Украины — Национальную академию наук — и основал этот самый институт, названный в его честь. 

Зачем здесь исследуют абсолютно безопасные для человека микробы, а также об уникальной Украинской коллекции микроорганизмов, имеющей статус национального достояния, — в материале hromadske.

Чем пахнет земля

Доктор биологических наук Людмила Белявская открывает один из ящиков шкафа вроде тех, где обычно хранятся картотеки. Но вместо бумаг она достает закрытую стеклянную пробирку со светлым порошком. Это один из штаммов стрептомицетов — большой группы бактерий, исследованием которых занимается возглавляемый ею отдел института.

Как и любые другие бактерии, их невозможно увидеть невооруженным глазом. Зато многие из нас знакомы с их характерным запахом.

«Когда вы почувствуете запах земли, знайте, что его дают стрептомицеты. А если земля не пахнет, это значит, что там уже ничего живого нет — одна “химия”», — говорит Людмила Белявская.

Почва — очень сложная система, где обитает огромное количество микробов разных видов, многие из которых до сих пор неизвестны науке. В их мире идет постоянная борьба не на жизнь, а на смерть. А «оружие», созданное бактериями на протяжении многих миллионов лет борьбы, сегодня спасает множество человеческих жизней.

Открытие рядом с полем для гольфа

В середине 70-х годов прошлого века японский биохимик Сатоши Омура исследовал свойства бактерий, которые содержались в образце почвы, собранной рядом с полем для гольфа. Оказалось, что одна из них синтезирует неизвестное вещество — авермиктин, который губительно действует на различных паразитов. В начале 80-х одно из его производных — ивермектин — начало применяться в ветеринарии, а несколько лет спустя — для борьбы с гельминтами у людей. Сегодня с его помощью успешно борются с такими страшными болезнями, как речная слепота, стронгилоидоз, трихоцифалез и другими, вызванными паразитическими червями.

Открытие и исследование этих веществ имеет столь важное значение, что в 2015 году Сатоши Омура вместе с американским исследователем Уильямом Кэмпбеллом получили за это Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

В этом году произошел новый всплеск интереса к веществу в связи с пандемией COVID-19. Несмотря на отсутствие веских доказательств, им пытались лечить новую коронавирусную инфекцию — конечно, безуспешно. Известности ему добавила публичная поддержка таких известных людей, как американский ведущий подкастов Джо Роган. Как и в случае с гидроксихлорохином, которым тоже пытались лечить COVID-19, перед нами очередной пример того, что лекарство может быть эффективным против одних заболеваний, но это ни в коем случае не означает, что его можно или следует применять для лечения других.

Невидимые паразиты

Но история открытия, сделанного Сатоши Омурой, на этом не завершилась. Авермектин продолжали изучать исследователи в разных странах, в том числе в украинском Институте микробиологии и вирусологии. Результатом их работы стал препарат «Аверком», применяемый в растениеводстве. С его помощью успешно борются с вредителями сельскохозяйственных культур — насекомыми и нематодами, или круглыми червями.

Людмила Белявская рассказывает, что последние — микроскопические животные, которые очень вредят посевам разных культур. Но фермеры часто не догадываются, что проблема именно в нематодах.

«Я работала с одним хозяйством, где сильно упал урожай кукурузы. Когда мы взяли на анализ корни растения, оказалось, что только в одном грамме содержится полторы тысячи нематод», — рассказывает Людмила Белявская.

Эти паразиты могут вредить свекле и другим сельскохозяйственным культурам.

Между тем, Людмила вместе с коллегами продолжает искать и исследовать другие вещества, которые продуцируют стрептомицеты, — они могут быть потенциально полезными для сельского хозяйства. Сегодня коллекция стрептомицетов в ее отделе насчитывает около 200 штаммов. Штамм — это популяция бактерий, выросших из одной клетки, а следовательно, одинаковых с точки зрения генетики. В пределах одного вида бактерий может быть много штаммов, отличающихся между собой свойствами, например способностью синтезировать то или иное антибактериальное вещество.

Полезные бациллы

Кроме стрептомицетов, в Институте исследуют и другие группы микробов, которые могут быть полезными с той или иной точки зрения. Например, еще в советское время сотрудники института участвовали в экспедиции в Абхазию, где изучали кишечную микрофлору местных долгожителей. Результатом совместной работы с Институтом геронтологии НАМН Украины стала закваска для известного кисломолочного продукта «Геролакт».

Также в свое время в институте разработали пробиотики — препараты на основе бацилл. Это группа бактерий, которая в результате эволюции также выработала арсенал оружия для борьбы с конкурентами. Некоторые из этих конкурентов могут размножаться в желудочно-кишечном тракте, что приводит к расстройству пищеварения. А бациллы наводят там порядок, когда попадают в организм людей в составе пробиотиков.

Пожиратели нефти

Актинобактерии — еще одна группа микробов, исследуемых в Институте микробиологии и вирусологии. Среди них есть такие, которые способны «питаться» нефтепродуктами. В институте выделили около 600 штаммов таких бактерий. На основе наиболее активных из них были созданы препараты, способные очищать окружающую среду от загрязнений нефтепродуктами. Когда такие бактерии выполняют свою работу на месте разлива нефти, то со временем они просто исчезают, поскольку им уже нечем питаться, и никак не вредят окружающей среде.

Девять тысяч штаммов

С момента основания Института 90 лет назад в его разных отделах сложились коллекции микроорганизмов, с которыми работали ученые. А в конце 1980-х годов их объединили — так возникла Украинская коллекция микроорганизмов.

Сегодня она насчитывает около 9 тысяч штаммов и не имеет аналогов в Украине. Здесь хранятся микробы, найденные в почве, воде, на определенных растениях, в кишечнике человека и организмах самых разных животных. А вот опасных патогенных микробов здесь нет, ведь институт ими не занимается и, соответственно, не приспособлен к такой работе.

Микробов из коллекции институт бесплатно предоставляет вузам для обучения, а также на коммерческой основе — фармацевтическим компаниям, которые используют их для проверки лекарств.

С точки зрения отечественной науки коллекция имеет столь важное значение, что в 1999 году государство придало ей статус Национального достояния Украины. Согласно законодательству, такой статус получает «уникальный неподдающийся воспроизводству объект, потеря или разрушение которого будет иметь серьезные негативные последствия для развития науки и общества».

Статус национального достояния могут иметь музейные фонды, архивы, коллекции и заповедники. Он есть, например, у Национального гербария Института ботаники имени М.И. Холодного НАН Украины, части фондов Национальной библиотеки Украины имени В.И. Вернадского, коллекции Музея драгоценных и декоративных камней и десятков других объектов.