Открывая тайны океана - Евгений Сузюмов

Надо сказать, что выброс стрекательных клеток для актиний – как бы универсальное проявление жизнедеятельности. Если «уколу» подвергается враг, посягающий на ее жизнь, он, испытав неприятное ощущение (ожог, временную потерю чувствительности), отказывается от своих агрессивных намерений и отправляется на поиск добычи поспокойнее. Если же нематоциста угодит в какое-нибудь небольшое безобидное животное, токсины парализуют его; животное падает на щупальца актинии, которая торопливо заталкивает его в себя и поедает…

«Крупным нашим везением было то, что актинии первого же из добытых видов относились к наиболее токсичным. Прямо на борту «Профессора Богорова» мы получили пять высокоактивных полипептидов – веществ белковой породы, отличающихся по химической структуре сравнительно короткой цепочкой аминокислот: их в молекуле больше десятка, но меньше сотни. Опыты на мышах, грибах, микробах различных штаммов показали, что эти вещества имеют отношение к проведению нервного импульса».

Исследования нейротоксинов были продолжены. Ученым удалось многое выяснить в механизмах функционирования живой клетки. На нынешнем этапе важнее всего понять связь между химической структурой токсинов и той функцией, которую они выполняют. Для этого необходимо установить, каковы их рецепторы, то есть с молекулами каких именно веществ, входящих в состав клеточной мембраны, токсины вступают во взаимодействие, в чем конкретно состоит его химический смысл. Тогда удастся составить более точное представление об устройстве ионного канала в мембране клетки и о принципах его функционирования. Со временем это позволит «регулировать» механизм передачи нервного импульса. В дальнейшем эти знания должны открыть большие перспективы в диагностике и лечении некоторых нервных заболеваний.

Отрадно, что, проводя исследования по поиску физиологически активных веществ в морских животных и водорослях, выясняя тонкий механизм действия этих веществ, ученые заглядывают вперед, думают о проблемах, которые возникнут в случае массовой потребности в найденных веществах для нужд практической медицины.

Они считают, что в подобных обстоятельствах нельзя превращать живые организмы океана в промышленное сырье, ибо это может привести даже к необратимым изменениям в природе, к исчезновению целых биологических видов.

Отсюда вывод: природа должна дать только модель полезного вещества. Задачи ученых ясны: досконально изучить химическое строение нужного вещества, а затем научиться создавать это вещество с помощью методов органического синтеза или биосинтеза. Только такой путь создания лекарственных препаратов на основе модели природных физиологически активных веществ может быть принят в настоящее время.

В дальнейшем ученые ТИБОХ получили в свое распоряжение новое НИС «Академик Опарин». Это было одно из четырех специализированных, среднетоннажных НИС водоизмещением 2600 т, построенных для АН СССР также в Финляндии в 1984–1985 гг.

Из четырех НИС три строились для гидрофизических исследований водных масс океанов и морей, исследования океанского дна и слоев атмосферы, прилегающих к поверхности океана. А НИС «Академик Опарин» предназначено именно для исследований по профилю ТИБОХ – для гидробиологических исследований. Исходя из этого и спроектирован установленный на нем научно-исследовательский комплекс.

И безусловно, название гидробиологического судна было выбрано не случайно. Герой Социалистического Труда академик Александр Иванович Опарин (1894–1980) был виднейшим советским биохимиком, создателем научно обоснованной теории возникновения жизни на Земле, в основе которой лежит идея, что жизнь – результат эволюции углеродных соединений. Эта теория, созданная ученым в результате многолетних изысканий, явилась крупным достижением материалистической, мысли и во многом определила пути развития исторической биохимии.

НИС «Академик Опарин» – это плавучий филиал ТИБОХ. Судовое научное оборудование специально скомплектовано для полноценного проведения химических и биохимических исследований морских организмов с целью поиска, выделения и исследования структуры и физиологической активности соединений, обладающих антибиотическим, противоопухолевым и иммуностимулирующим действием.

В носу на главной палубе расположена химико-технологическая лаборатория. В ней установлены приборы и устройства для выделения физиологически активных соединений из морских организмов.

Для исследования химического строения выделенных из морских организмов веществ предназначены пять лабораторий: три биохимические, спектроскопическая и физико-химическая. Размещенное в них оборудование сделало бы честь лучшему биохимическому НИИ в любом академическом центре. Это, в частности, несколько жидкостных /и газовых хроматографов; инфракрасных, ультрафиолетовых видимых и флуоресцентных спектрофотометров; аминокислотных и углеводных анализаторов.

В гидробиологической лаборатории ученые разбирают, фиксируют и определяют видовую принадлежность выловленных морских организмов. Работу с культурами тканей и микробиологические испытания проводят в лаборатории и боксе биоиспытаний и в микробиологической лаборатории с ламинарным боксом (боксом повышенной стерильности).

В расположенной на палубе ходового мостика лаборатории биосинтеза установлена уникальная аппаратура, в том числе жидкостный сцинтилляционный счетчик и программируемый многоканальный анализатор для изучения механизмов биосинтеза с помощью радиоактивных изотопов.

Помимо лабораторий, на судне имеется ряд специфических вспомогательных научных помещений: стеклодувная мастерская, виварий, где содержатся подопытные мыши, морские свинки и др. и фотолаборатория. Имеются специальные холодильные камеры, где биологический материал хранится при температуре ниже – 45 °C.

Для сбора биологического материала методом траления на глубинах до 500 м на судне установлена специальная лебедка и П-образная рама. Предусмотрен сбор морских животных и растений водолазами. Для этого на судне имеется пять рабочих катеров и комплекты снаряжения для водолазов. Поиск рыбных скоплений производится при помощи рыбопоискового гидролокатора.

С получением НИС «Академик Опарин» ученые ТИБОХ получили возможность вести работу по поиску физиологически активных веществ в морских организмах на неизмеримо более высоком уровне, чем ранее. Это подтвердили результаты первых же экспедиционных рейсов.

Особенно плодотворным в научном плане был многомесячный рейс, закончившийся в сентябре 1987 г. Экспедиция получила в свое распоряжение судно, специально построенное для исследований в области морской биологии и биохимии. Ученые привезли сотни штаммов микроорганизмов-продуцентов. Руководитель научной экспедиции академик Г. Б. Еляков, подводя итоги рейса, отмечал, что многие считают сегодня эру антибиотиков прошедшей. Природа такого пессимизма понятна: при массированном использовании антибиотиков возникают устойчивые штаммы болезнетворных микроорганизмов. Большинство антибиотиков имеет наземное происхождение, то есть в эволюционном плане они встречались с возбудителями болезней, часть которых выработала и сохраняет в генетической памяти устойчивость.

Именно поэтому ученые ищут оружие против опасных инфекций среди морских звезд, ежей, моллюсков и множества других обитателей Мирового океана. Морские и земные организмы разделены по крайней мере двумя миллиардами лет эволюции. Отсюда и надежда ученых обнаружить соединения, к которым патогенные микроорганизмы приспособиться не смогут.

Науке необходимы вещества, которые могут служить как тончайшие инструменты исследования живой клетки. К ним относятся анемонотоксины, выделяемые из актиний, с помощью которых можно изучать механизм передачи нервного возбуждения. Так называемые ферменты обмена нуклеиновых кислот, способные резать в определенных местах и соединять ДНК, необходимы для решения проблем генной инженерии. Ученые института занимаются изучением целой серии таких ферментов, продуцируемых морскими организмами.

Говоря о возможности использования биоресурсов океана в медицинских целях, директор ТИБОХ с оптимизмом сказал, что «когда речь идет об океане, самые дерзкие прогнозы не выглядят фантастическими. Ну а в нашем случае вера опирается на факты. Директору американского института исследований рака Дж. Петтиту – он был гостем на судне – удалось выделить из морского объекта вещество, которое сейчас испытывается как эффективное средство лечения злокачественных опухолей.

Конечно, и мы проверяем серию экстрактов в качестве противораковых соединений. Понятно и напряженное внимание ко всему, что связано со СПИДом… Возможности «Академика Опарина» позволяют начать широкие исследования морских организмов с целью выявления соединений против СПИДа».