Сокровища и чудовища залива Петра Великого

Что ученые ДВО РАН отправят в современный «Ноев ковчег» на тысячелетнее хранение, и откуда в акватории Приморья диарейный токсин

Морской биобанк, открытый на базе Института биологии моря ДВО РАН, наравне с научным имеет и огромный экономический потенциал. Загрузка первых образцов в современное хранилище начнется уже через полгода. Как это будет происходить, почему важно было не упустить момент открытия объекта, а также об актуальном для летнего сезона явлении красных приливов корреспондент «В» поговорил с Татьяной Орловой, руководителем центра «Морской биобанк», ведущим научным сотрудником Института биологии моря ДВО РАН.

«Бич Приморья – диарейный токсин. Его концентрация в Амурском заливе сегодня достигает 1700 клеток на литр»

«Съесть мидию для ученого все равно что сжевать фильтр, который очищает воду в доме»

Клад, скрытый под километрами воды

– Татьяна Юрьевна, вопрос, может быть, дилетантский, но зачем дальневосточной, да и российской науке понадобился морской биобанк? И в чем его отличие от, например, обычного низкотемпературного холодильника?

– Начнем с того, что биобанк – это совершенно иной подход к хранению биологического материала. Он предполагает строгую стандартизацию и паспортизацию. Каждый этап загрузки какого-либо объекта в биобанк четко регламентирован, чтобы хранимый образец был сопоставим с такими же образцами в мире. Только такой материал имеет ценность в глазах мирового сообщества.

Взглянем на медицину и фармакологию – две области, в которых «биобанкирование» сегодня развивается наиболее динамично и по которым выходит огромное количество тематических научных публикаций. В погоне за открытиями и новыми препаратами некоторые исследователи невольно стали использовать экспериментальные данные, которые требовали более тщательного анализа и многократных проверок. Неудивительно, что научное сообщество стало сталкиваться с проблемой спорных результатов, а порой и фальсификата. В результате чего огромные вложения инвесторов шли прахом, а целые научные направления оказывались под сомнением. Как определить, фальсификат это или нет? Ответ – только с помощью референсного материала. То есть материала, к которому всегда можно обратиться, проверить подлинность и сравнить с другими образцами, в чистоте которого на сто процентов должно быть уверено мировое сообщество. Такие услуги и предлагает биобанк.

Во-первых, этим сразу ставится заслон для возможных ошибок ученых, теперь добытый или синтезированный ими материал всегда можно проверить на соответствие характеристикам, описанным в научной статье. Кстати, научные журналы-гранды, такие как Science и Nature Pathology, уже требуют от авторов публикаций наличие ссылок на референсный материал, хранящийся в зарегистрированных биобанках.

Во-вторых, в биобанке можно сохранить не только уже известные нам образцы, но и продукты так называемых омиксных технологий, геномики, метаболомики, протомиомики, липидомики и т.д. То есть образцы различных новых биологических веществ – белков, липидов, метаболитов и т.д.

Есть еще один плюс. При многократных пересевах микроорганизмов из чашки в чашку они могут просто изменить свои свойства. Биобанк позволяет сохранять микроорганизм с оригинальными свойствами в стандартных условиях. И не просто сохранить, но и стандартизировать его, сделать понятным и доступным для мирового сообщества. Каждый объект в биобанке имеет свой уникальный номер, код и т.д. А все операции выполняют компьютер и роботизированные устройства, что практически до нуля снижает влияние человеческого фактора на процесс.

В-третьих, рынок биобанкинга в настоящее время – один из самых быстрорастущих на планете. К примеру, биобанк с образцами человеческой кожи для трансплантационных нужд уже оценивается в десятки миллиардов долларов.

Наши биологические объекты, представители морской фауны и флоры, на мой взгляд, также являются перспективными и заслуживают того, чтобы стать объектами биобанкинга.

– То есть биобанк преследует не только чисто научные, но и экономические цели?

– Если ученый хочет, чтобы результат его труда стал достоянием не маленького изолированного коллектива, а частью мировых данных, он вынужден будет – и это абсолютно четкая тенденция – хранить результаты своих исследований по требованиям биобанка.

Что касается экономики, то мне, как научному сотруднику, не хочется постоянно повторять слова «рынок», «деньги». Но, с другой стороны, почему это плохо? Биобанкинг сегодня является огромным рынком, и если упустить момент, то вскоре мы будем стоять с протянутой рукой и покупать данную услугу в других странах. А можем предлагать свои услуги. Подчеркну, это не сырая нефть, не лес-кругляк. Это высокотехнологичный, сложный и дорогой продукт. И в этой области мы готовы стать не сырьевым придатком, а равноправным партнером мировому сообществу.

– Каких «новоселов» примет морской биобанк в первую очередь?

– На данный момент система работает в тестовом режиме, который продлится еще около полугода. Так называемый рефконтейнер, хранящий объекты при температуре минус 80 градусов, рассчитан на 90 тысяч образцов. Еще 12,5 тысячи ячеек расположено в креосейфе, который предполагает хранение в парах жидкого азота при температуре минус 196 градусов. Для сравнения: в музее Института биологии моря на сегодняшний день хранится 102,6 тысячи образцов флоры и фауны (животных, водорослей, микроскопических организмов), собранных и описанных за 30 лет существования института. И одна из наших основных задач заключается в формировании, исследовании и управлении всем этим биологическим материалом, в поэтапной загрузке его в биобанк, где он сможет храниться на протяжении сотен лет и даже тысячелетий.

Конечно, мы будем дополнять нашу коллекцию. Так, например, в 2019 году наш институт примет участие в очередной российско-немецкой глубоководной экспедиции – мы планируем пополнить банковские ячейки новыми образцами. Например, это будут осадки с многокилометровых (абиссальных) глубин Тихого океана, которые содержат образцы морских организмов (в том числе бактерии и вирусы, о которых, возможно, человечество еще не имеет представления). Эти образцы будут законсервированы и загружены в биобанк для дальнейшей идентификации, изучения, воспроизводства, поиска новых активных субстанций, способных помочь людям.

Большинство микроорганизмов, которые рядом с нами, в основном в почве и в пресных водах, уже достаточно хорошо изучены. Эра антибиотиков, полученных с использованием этих организмов, сегодня подходит к концу. Сейчас надо брать курс на океанские глубины. Искать там. Представляете, какую ценность для исследователей имеют осадки, взятые из глубин океана, подобных Марианской впадине, и хранящиеся по стандартизированным требованиям биобанка?! И это то, что мы планируем к первоочередной загрузке.

Материалы, добытые в сложнейших и дорогостоящих экспедициях, станут доступны для специалистов разных областей в любое время. Хочу подчеркнуть, что наш «Морской банк» работает как центр коллективного пользования. Мы открыты для всего ученого сообщества.

Красота дается в приближении

– Давайте немного отвлечемся от морского биобанка и обратимся к теме более узкой и одновременно более знакомой жителям Приморья – красным приливам в акватории региона. Их также называют «токсичными». Название довольно неприятно на слух. Вы давно занимаетесь изучением микроводорослей, цветение которых и приводит к данным явлениям.

– Начнем с того, что микроводоросли – это фантастические по красоте организмы. Правда, разглядеть эту красоту можно только с помощью электронного микроскопа. Глазом их, конечно, не увидеть, их размер – тысячные доли миллиметра. Морская вода кажется нам чистой и прозрачной, а на самом деле это бульон из сотен тысяч разнообразных микроорганизмов.

Когда впервые рассматриваешь их под микроскопом, оторваться невозможно. Диатомовые водоросли, например, строят свое тельце-ракушку из кремния. Это совершенно фантастические, великолепные структуры, многие из которых обладают абсолютной симметрией. Кстати, из-за такой симметрии японские ученые до сих пор настраивают по ним оптику электронных микроскопов.

Впечатляет, конечно, не столько их красота, сколько влияние, которое эти крохотные существа оказывают на окружающий мир. Красные приливы – только одно из проявлений данного влияния. Когда концентрация водорослей в воде становится велика – свыше миллиона (иногда десятков миллионов) на литр, они цветом своего тела начинают окрашивать морскую воду. В основном это оттенки красного и коричневого. Как, например, у ноктилюки – водоросли, которая начинает цвести каждой весной – в начале лета… Да вот неделю назад мы опять наблюдали ее цветение в районе бухты Федорова.

Важно, что многие из цветущих водорослей вырабатывают сильнейшие яды – фикотоксины. При этом микроводоросли являются своеобразным пастбищем для всего остального морского мира. В большей степени для моллюсков и прочих организмов-фильтраторов воды. Хотя следы ядов присутствуют на всех уровнях пищевой цепочки. Очень часто отравление ядами приводит к гибели морских млекопитающих, в том числе китов, каланов, морских котиков, а также птиц.

На тихоокеанском побережье в США уже началась регистрация очередного ядовитого цветения микроводорослей. Там цветет очень опасный вид диатомовых водорослей – продуцента домоевой кислоты. Вырабатываемый ими амнезийный яд в слабых дозах для человека приводит к кратковременной потери памяти, нарушениям в деятельности нервной системы, а при большой дозе способен убить. Антидотов не существует…

Кстати, знаменитые «Птицы» Альфреда Хичкока основаны на реальной истории, связанной с массовым отравлением пернатых домоевой кислотой. Правда, в фильме птицы напали на поселок, а в реальности – упали на него с высоты. Большая стая серых альбатросов подкрепилась в море отравленной рыбой. Когда яд начал действовать, они пролетали над небольшим поселком. Мертвые альбатросы стали массово падать на этот поселок. Такое развитие событий вызвало панику среди жителей и в конце концов превратилось в идею для триллера.

У нас также зарегистрированы случаи отравления людей. Например, в Беринговом море: в 1945 году команда шхуны «Алеут» сошла на берег бухты Павла, чтобы пополнить запасы пресной воды. В то время там цвел другой вид водорослей – динофлагеллят, продуцент сакситоксина (паралитический яд). Во время отлива члены команды собирали моллюсков и жарили их на костре. Погибло шесть человек, включая капитана.

Но самое массовое отравление паралитическим токсином описано во время пушной экспедиции на Аляску в 1799 году, когда она еще была частью Российской империи. Экспедицию возглавил купец Александр Баранов. Для отстрела каланов и прочих животных были наняты охотники из местного населения – кадьякцы и чугачи.

Команда спускалась вдоль побережья. Во время отлива они вошли в бухту, которая сейчас называется Пойзон Бэй (ядовитый залив). Охотники собрали и пожарили моллюсков. Моллюски – типичный рацион питания кадьякцев и чугачей. В течение получаса 135 человек умерли мучительной смертью, сопровождающейся болями, судорогами, параличом и т.д. Остальные охотники в ужасе разбежались… Наши офицеры, которые морских гадов есть не желали, пытались помочь, давали пострадавшим в качестве рвотного средства мыльные растворы, разведенный в воде порох. Но доза яда оказалась слишком велика. Крупнейшая экспедиция была сорвана, инициаторы понесли колоссальные убытки. Новую команду, учитывая опыт предыдущей, набрать оказалось чрезвычайно проблематично.

На звук не очень. На деле – гораздо хуже

– У нас в акватории такие опасные водоросли тоже водятся?

– В водах Приморского края организмы с сакситоксином и домоевой кислотой, конечно, встречаются, но красных ядовитых приливов они не образуют. Бич Приморья – это совсем другой токсин. Звучит он, конечно, не так серьезно – диарейный токсин. Но опасность несет неменьшую.

Водоросли, которые являются продуцентами данного токсина, не вызывают цветных приливов. Наоборот, они предпочитают чистую воду. И обладают сильной токсичностью: уже при концентрации всего 200 клеток в литре морской воды могут загрязнять морепродукты, употребление которых вызывает острое кишечное отравление. Поэтому, например, в Японии при такой концентрации водорослей в акватории прекращается добыча любых морепродуктов и возобновляется только тогда, когда водорослей будет меньше…

У нас же сейчас в Амурском заливе концентрация достигает 1700 клеток на литр. То есть предельно допустимое количество превышено в более чем восемь раз. А бывает, доходит и до 50 тысяч (стократное превышение).

Продуцент диарейных токсинов – окадаевая кислота – встречается в моллюсках, обитающих в акватории залива Петра Великого. Пик приходится на теплое время года: июль – август. Примечательно, что самые «токсичные» моллюски находятся в районе островов – излюбленного места отдыха горожан и гостей края. Содержание окадаевой кислоты в моллюсках многократно превышает ПДК. А окадаевая кислота, помимо того что нарушает деятельность пищеварительной системы, является сильнейшим раковым промоутером.

Кто не рискует, тот не ест мидию

– После всего услышанного только один вопрос: вы сами едите морепродукты?

– Я житель Владивостока в третьем поколении и морепродукты обожаю. Выросла на ул. Станюковича (в районе бухты Федорова), и в детстве мы с друзьями все лето проводили на пляже, ныряли, добывали моллюсков. Так что любовь к морепродуктам у меня с малых лет. Но мидию не ем. Даже ту, что продается в магазинах и, по идее, прошла самый качественный контроль.

Мидия – это мощный универсальный природный фильтр. Таков принцип ее существования. И съесть мидию для меня равносильно тому, что жевать фильтр, который очищает воду в доме. Сама мидия выработала механизм защиты. Этот моллюск, захватив токсин, преобразовывает его и делает неактивным, безопасным для себя. И во время проверки, если это делается неадекватным методом, такая мидия покажет низкое содержание токсина, потому что вредное вещество пребывает в скрытой форме. Однако, попадая в желудок человека, токсин под действием желудочного сока восстанавливается в еще более опасном виде.

К тому же наши санитарные службы, которые стоят на страже качества продуктов, согласно рекомендациям, используют методики, выявляющие только чистую окадаевую кислоту. По закону подлости наши микроорганизмы продуцируют не саму окадаевую кислоту, а ее аналог, который, обладая всеми ее негативными характеристиками, только наполовину выявляется рекомендованной методикой, т.е. содержание яда как минимум занижается в два раза.

С излюбленными гребешками не так все страшно… Обычно вы съедаете мускул, в крайнем случае, мантию… Накопление яда в них минимально. Накапливается яд в основном в печени и пищеварительной системе моллюска. У мидий их практически невозможно отделить. Вы съедаете ее целиком, как и устрицу.

Поэтому я рекомендую: если очень сильно хочется моллюсков, то, отправляясь на побережье, хотя бы в первый день много их не употребляйте. Попробуйте сами пару-тройку мидий или устриц и не давайте их детям. Если все обошлось, можно продолжать на следующий день. Желаю всем нам приятного отдыха у моря.

Справка «В»

Ресурсный центр «Морской биобанк» – уникальный для России биобанк, предназначенный для хранения и научного использования биообразцов. Оборудование центра позволяет сохранять биообразцы при любых температурах, проводить исследование генома морских млекопитающих и других биологических видов, в том числе находящихся на грани исчезновения.

Автор: Сергей ПЕТРАЧКОВ