02 декабря 2016
Использование клеточных культур помогает ученым экономить место – они занимают гораздо меньше площади, чем обычные губки, не требуют постоянной проточной воды, но при этом обладают почти теми же свойствами.
По данным наблюдений специалистов Лимнологического института СО РАН, популяция байкальских губок страдает и гибнет от неизвестного заболевания. В настоящее время ученые выясняют, что стало причиной болезни и как ее можно вылечить. Первые положительные результаты получены в экспериментах с использованием наночастиц серебра.
С 2011 года на дне озера вместо здоровых зеленых особей находят частично или полностью пораженные экземпляры темно-коричневого цвета или даже целые поля розовых губок — пустые скелеты погибших животных, заселенные цианобактериями. Эта тенденция вкупе с массовым развитием спирогиры по периметру озера заставляет лимнологов говорить об «экологическом кризисе», который переживает Байкал.
Среди причин негативных изменений специалисты рассматривают неупорядоченную туристическую деятельность на побережье и повышение среднегодового уровня температуры. Однако пока ни одна из этих версий научно не доказана. Чтобы выяснить, какие факторы и в какой мере влияют на состояние природных фильтров, исследователям необходимо провести эксперименты в различных смоделированных условиях. Для этого используется культура клеток губок — так называемые примморфы.
— Мы достаем внешне здоровую губку из Байкала, через специальный фильтр отжимаем из нее клетки и помещаем их в контейнер, — рассказывает о технологии получения культуры клеток губок заведующий лабораторией аналитической биоорганической химии ЛИН СО РАН доктор биологических наук Сергей Иванович Беликов. — В норме через час-два эти клетки объединяются в агрегаты, через день-два образуют покрытую эпителиальным слоем примморфу, а примерно через год некоторые из них начинают формировать молодую губку.

Такая способность объясняется тем, что большинство клеток губки — стволовые, то есть способны превращаться в различные клетки ткани и давать начало полноценной особи. До 2011 года лимнологам удавалось без проблем выращивать культуру клеток из диссоциированных клеток губки. В последнее время ситуация изменилась. По мнению ученых, это происходит из-за массовой болезни животных, вероятно, вызванной действием бактерий.
У лимнологов уже есть первые предварительные результаты эксперимента по преодолению этой проблемы. В частности, выяснилось, что в воде, куда были добавлены наночастицы серебра, примморфы не погибли и начали объединяться в конгломераты по «здоровому» сценарию. В воде без серебра такого не произошло. Однако чтобы признать эти выводы значимыми, работу необходимо многократно повторить и получить статистически достоверные данные. Всё это требует серьезных затрат.
— Наша задача сейчас — попытаться определить необходимую концентрацию серебра и время воздействия на большом объеме материала, — объясняет Сергей Беликов. — Но для проведения масштабных исследований у нас не хватает экспериментальных площадей. Нужны большие холодные комнаты с температурой 4–10 °С (температура воды Байкала) для выращивания тысяч образцов примморф, а также помещения для пробоподготовки и проведения анализов.
Еще одной из причин болезни животных, по версии ученых, является повышенная концентрация метана в байкальской воде. Под воздействием бактерий метан окисляется до метанола и, возможно, отравляет губку. В пользу гипотезы говорит тот факт, что на погибших розовых губках концентрация бактерии Verrucomicrobia subdivision 6, способной окислять метан, оказалась в 60 раз выше, чем в экземплярах, добытых со дна озера до начала массового заболевания. В обычном состоянии эта бактерия несущественно влияет на жизнедеятельность здоровых губок. Однако столь активное размножение может иметь печальные последствия для организма хозяина.
Морские и пресноводные губки давно являются предметом совместного изучения сотрудников лаборатории аналитической биоорганической химии ЛИН СО РАН и ученых из университета Майнца (Германия). Специалистов интересует механизм биоминерализации — отложения кремнезема (окиси кремния), из которого состоит скелет губок. Окись кремния в виде кварца широко востребована в производстве электроники и волоконной оптики. Однако работа с ним возможна либо при очень высоких температурах (от 600 до 800 °C), либо в агрессивных средах вроде щелочи или кислоты. В то же время губки строят свой скелет при комнатной температуре, нейтральной рН, из ничтожной концентрации кремниевой кислоты, присутствующей в воде. Исследование механизма отложения кремнезема у этих животных в перспективе может сделать использование кварца в нанобиотехнологиях более простым и доступным.
Юлия Смирнова, ИНЦ СО РАН
Фото из архива Сергея Беликова
Поделись с друзьями:
»
- Войдите на сайт для отправки комментариев