Молодильные бактерии из вечной мерзлоты

Представители научного сообщества не так часто могут презентовать общественности результаты своей работы: в естественных науках опыты длятся годами, а на доказательства научной гипотезы порой уходит не одно десятилетие. Тем не менее потребность в информации есть у обеих сторон. Более того, вести с помощью СМИ постоянный диалог — обязанность современного ученого. В этом уверены сотрудники института криосферы Земли. Недавно директор института Владимир Мельников, заведующий кафедрой «Криология Земли» Тюменского государственного нефтегазового университета, рассказал тюменским журналистам о достижениях и перспективах деятельности.

«Ледяные пальцы смерти»

Исследователей Института криосферы Земли заинтересовала находка английских ученых, которую британцы образно назвали «ледяные пальцы смерти».

У берегов Антарктиды операторам ВВС удалось зафиксировать на камеру любопытное явление, которое поражает воображение ученых. Во время активного замерзания льдов с поверхности океана на дно опускается ледяная струя, которая на глубине намараживает «дорожку» и таким образом консервирует всю живность, что попадается на ее пути.

Владимир Мельников назвал такое явление «подводным торнадо»: «Это очень интересный процесс, который мы должны осмыслить. Происходит перенос атмосферного холода прямо на дно океана. В промышленности, чтобы перенести холод на глубину 20-30 метров, используют специальные термоколонки, а здесь наблюдается естественный процесс. Суть этого явления состоит вот в чем: когда происходит кристаллизация воды, соли отжимаются (лед по своим свойствам не терпит ничего стороннего), и это огромное количество соли в виде столба опускается вниз с поверхности, где очень низкая температура (а соль тяжелее воды, поэтому она идет до дна), и, следуя по дну, намораживает вокруг себя лед. Для нас это очень перспективная тема для работы».

Бактерии вечной молодости

По-прежнему занимают умы исследователей и реликтовые бактерии, обнаруженные несколько лет назад в Якутии на Мамонтовой горе, в районе реки Алдан.

Как уточнил Владимир Мельников, на Мамонтовой горе ученые выделили 300 штаммов бактерий. 70 удалось охарактеризовать, у четырех штаммов полностью расшифровали геном. Более того, на один из таких микроорганизмов, ранее не известный науке, получен патент. Эту бактерию назвали Bacillus Frost. Теперь ее изучают еще и в лабораториях России, Швеции, Японии и Украины.

«У Bacillus Frost геном значительно длиннее, но самое интересное то, что в этой бактерии обнаружено 600 не известных ранее генов. Поскольку она сохраняет жизнеспособность миллионы лет, наша задача — найти те гены, которые отвечают за ее блестящие свойства. На этой основе можно строить новую фармацевтику, применять ее и для лечения ран, и, как установили новосибирские ученые, для борьбы с раковыми образованиями. У нее масса свойств, но пока мы не знаем, какие гены за них отвечают. Теперь нам предстоит огромная работа по идентификации», — поясняет Владимир Павлович.

По крайней мере, опыты на мышах, которых кормят этими древними волшебными бактериями, показывают: в престарелом возрасте у грызунов возобновляется детородная функция, у них увеличивается мышечная масса и происходят другие процессы, говорящие об омоложении их организма.

«Однажды мы вас соберем и назовем, какой именно ген может продлить жизнь не только нашим мышкам, но и людям — бабушкам и дедушкам. Тогда это будет увеличение жизнь человека не на 15%, как сегодня, а гораздо на большую величину», — уверен Мельников.

Разумный баланс

Якутия и Западная Сибирь вступили в фазу похолодания. В ближайшие 30 лет средняя температура воздуха здесь ожидается на полтора-два градуса ниже, чем в предыдущие годы. По данным тюменских исследователей, глобальные изменения температуры воздуха происходят с периодичностью в 30-35 лет.

Так, например, за прошедшие 30 лет температура больше всего повышалась в Центральной Якутии и Западной Сибири, меньше всего — в европейской части. «Но для земли требуется баланс. И сейчас начинаются годы, когда в Якутии и Западной Сибири температура будет ниже среднего, в европейской части — наоборот. В Москве уже на прошлой неделе зафиксировано +6 градусов», — рассказал Владимир Павлович.

За 30 лет фазы потепления изменились и грунты: сезономерзлые стали сезоноталыми. На основе анализа потепления на северных морях, тюменским ученым удалось доказать, что изменения там происходят не в геологическом времени, а в физическом, то есть очень быстро. «Всегда считалось, что температура дна северных морей связана с трансгрессией и регрессией, с периодом наступления и отступления. Но нами установлено, что за последние 100 лет температура на дней Карского и Баренцева морей значительно изменилась. В Карском море стало теплее на 0,3 градуса, а в Баренцевом — на 0,8», — поясняет главный мерзловед.

Потепление привело и к появлению новых видов растительности — кустарников, лишайников, мхов. Количество видов растений увеличилось с 8% до 13-14%. «Жизнь настолько динамична, что виды растений появляются и исчезают даже в таком коротком периоде, как 70 лет», — прокомментировал директор института.

Холод-хранитель

Еще одно открытие сотрудники института криосферы Земли сделали совместно с якутскими учеными. Они нашли эффективный и дешевый способ сохранения генного материала.

«Сохранение генофонда — это одна из проблем человечества, — напомнил профессор Мельников. — До сих пор самым крупным хранилищем генного материала был институт растениеводства им. Вавилова, но за 20 последних лет мы потеряли там половину образцов. У американцев же сохранение миллиона образцов в год обходится в 100 млн долларов».

Биологи и мерзловеды, 33 года занимаясь изучением темы, выяснили: при одной и той же влажности при плюсовой температуре гарантированный срок хранения генного материала равен 10-25 годам, а при минусовой — 25-50 годам. Кроме того, опытным путем ученые доказали, что полная сохранность возможна при условии стерилизации материала.

В Правительство РФ уже направлено письмо от имени президента Саха (Якутии) и Сибирского отделения РАН о создании в Якутии международного хранилища образцов генофонда растений.

В книге рекордов

Еще одно достижение занесено в книгу рекордов Гиннесса: институт криосферы Земли пробурил геокриологическую скважину на острове Хейса в архипелаге Земля Франца Иосифа на 82-м градусе. Это теперь самая северная на планете скважина. Исследователи уже установили, что температура на глубине 10 метров там равна минус 10,5 градуса.

«Сухая вода»

«Сухая вода» — это не каламбур, а настоящее научное открытие, известное с 1968 года. Исследователи тюменского института криологии Земли пошли дальше. Они нашли новую технологию ее получения — более надежную, простую и дешевую.

Если в XX веке ученые добывали «сухую воду», два с половиной часа встряхивая в закрытой емкости воду и кремний (гидрофобизированный наноразмерный кремнеоз), то теперь для такого превращения достаточно бытового блендера и тех же ингредиентов. «Сухая вода» получается за одну минуту и имеет более стабильную структуру. Это стало возможным благодаря использованию криогеля поливинилового спирта — недорогого, экологически безопасного, безвредного для человека водорастворимого полимера.

Внешне «сухая вода» похожа на белый порошок. И в действительности представляет собой мелкие капельки воды в водоотталкивающей кремниевой оболочке, которая препятствует воссоединению молекул воды и превращению их обратно в жидкость.

Младший научный сотрудник института Надежда Молокитина рассказала, что получение «сухой воды» рассматривается как способ капсулирования жидкостей в фармацевтике и косметологии. А разработанная тюменскими исследователями технология позволяет применять ее и в нефтегазодобыче, при транспортировке газа в форме гидратов, полученных на месте. А это, в свою очередь, решает задачу газодобывающих компаний по утилизации попутного газа. Более того, как прозвучало на встрече, с помощью «сухой воды» в будущем можно будет перевозить и опасные жидкости, так как вода на время превратит их в порошок.

— А вообще, — с улыбкой говорит молодая исследовательница, — область применения может быть гораздо шире. Все зависит от воображения.

Владимир Мельников отметил, что тюменским открытием уже заинтересовались зарубежные ученые и промышленники.