Микробы не только очищают сточные воды и «поедают» нефть, но и давно стали частью большой геополитики: без их работы не будет ни чистой воды, ни биогаза, ни реальной биоэкономики. Лаборатория реликтовых микробных сообществ ФИЦ Биотехнологии РАН как раз стоит на стыке романтических океанских экспедиций, бурения недр и очень приземлённых задач — от анаммокс‑технологий до переработки органических отходов. Руководитель лаборатории Николай Пименов в интервью объединенной редакции проектов «Индикатор» и InScience.News рассказывает, как балансировать между фундаментальными исследованиями и внедрением установок «в железе», почему хорошие идеи часто уезжают за границу быстрее, чем доходят до наших очистных сооружений, и чем микробиология с экспедициями и метагеномикой может зацепить новое поколение исследователей. 
– А насколько вам приходится балансировать между фундаментальными исследованиями и прикладными задачами?
– Фундаментальная наука никогда не шла в независимости от прикладной. Есть, может быть, какие-то единичные примеры крупных открытий, которые не нашли применение на практике. Возьмите термофилы – казалось бы, кому нужны микроорганизмы, существующие при высокой температуре. Но потом оказалось, что основной метод молекулярной биологии, ПЦР-реакции, основана на ферментах термофилов. И это пример практического достижения, которое было получено из фундаментальных исследований. Тоже самое касается и водной микробиологии. Совершенно очевидно, что целый ряд вопросов, связанных с экологий, климатическими изменениями – это все так или иначе сказывается на микробном сообществе и микробных процессах. И совершенно очевидно, что мы здесь стоим на стыке фундаментальной и прикладной науки.
Если говорить про сегодняшний день, то на это накладывается и политическая ситуация в стране. Понятно, что необходимо развитие прикладных аспектов знаний о микробном мире, то, что сегодня описывается термином «биоэкономика». Определенная изоляция нашей страны требует реальных биотехнологий. В предыдущие периоды очень популярным было мнение о том, что, мол, нам особо развивать ничего не надо, все, что нужно, мы купим за наши ресурсы. Но теперь ситуация изменилась, и совершенно очевидно, что для реальной безопасности страны необходимо создавать и развивать реальные биотехнологии, которые будут действительно востребованы. И это не только у нас, но и во всем мире: биотехнологии – это необходимый блок для существования.
– Если заглянуть на 10–15 лет вперед, то какой вы бы видели вашу лабораторию? Какие задачи в этот период вам особенно важно успеть решить?
– Мы привыкли, что вот сейчас, например, от нас требуют писать планы до 2030 года, мы должны что-то спланировать, что мы сделаем реально, что мы можем сделать для практического использования. На мой взгляд, внедрение чего-либо в практику – очень сложный процесс. И плохо то, что он крайне забюрократизирован. Все происходит катастрофически медленно, поэтому часто хорошие идеи, хорошие разработки наших исследователей очень быстро реализуются, но, к сожалению, не у нас, а за пределами нашей страны. Тем не менее, мы пытаемся в разных областях микробиологической очистки сточных вод, в поисках новых микроорганизмов найти какие-то новые процессы, новые ферменты, которые могут использоваться на практике. Лично мне очень хотелось бы на горизонте 10-15 лет увидеть какие-то реальные внедрения и использование наших разработок, например, анаммокс-технологии, получения биогаза из органических отходов. Это было бы очень интересно.
Если говорить о фундаментальных исследованиях, то скажу следующее. Сейчас молекулярные методы очень сильно продвинули вперед понимание того, как функционируют микроорганизмы, какие метаболические пути у них, как организована регуляция разных реакций под воздействием разных стрессовых факторов. То есть прогресс налицо, сделано много, но еще больше осталось неизведанным. Сотрудники моей лаборатории, сотрудники Института микробиологии в целом продолжают активные экспедиционные работы, занимаются подземной микрофлорой, то есть пытаются понять, что происходит на нефтяных месторождениях, как микробиологические процесс могут влиять на добычу нефти. Или, например, какие процессы происходят в зонах формирования минеральных источников. Продолжаются исследования щелочных и кислых мест обитания, морей Арктики, карстовых и термокарствовых озер разной минерализации и степени трофности.
Но все же, главное, что мне хотелось увидеть, это хотя бы одну, разработанную при нашем непосредственном участии, реально внедренную и активно работающую биотехнологическую промышленную установку.
– Но помимо Москвы и Мосводоканала есть еще Питер? Сочи? Страны Африки, в конце концов?
– Все правильно. Просто в каждом регионе есть свои институты. Это проблема сложная и выходит за рамки одной организации, так что мы и пытаемся как-то участвовать в таких работах. В Питере есть целый ряд организаций, в Казани есть те, которые занимаются вопросами очистки сточных вод. Мы хорошо их знаем, контактируем с ними. У нас есть совместные работы с Казанским технологическим университетом, как раз тоже по вопросам очистки сточных вод. Я думаю, что такие межинститутские коллаборации должны развиваться. Совершенно очевидно, что в других странах вопрос чистой воды – это вопрос глобального масштаба, и никто от этого не может уйти в сторону. Вот, кстати, есть вопрос про пластик, и существует мнение, что раз это продукт химического синтеза и раньше таких соединений не было, то потому микробы его и не трогают. Но уже появляются микроорганизмы, которые научились есть пластики. Я думаю, что в ближайшем будущем будет расширение работ по трансформации пластика.
– Расскажите про ваш путь в науку: как вы решили стать исследователем?
– Я – потомственный микробиолог, у меня мама – доцент кафедры микробиологии, прошла путь от ассистента, старшего преподавателя и доцента, и всю свою жизнь проработала на кафедре микробиологии. Поэтому для меня пойти на биологический факультет МГУ было предопределено. То есть я уже с детства слушал рассказы про жизнь микроорганизмов, про особенности научной и преподавательской деятельности, экспериментальной работы. После окончания кафедры микробиологии я сразу поступил в аспирантуру, пришел в Институт микробиологии к Владимиру Константиновичу Плакунову и занимался транспортом сахаров через мембрану экстремальных галофилов — это стык микробиологии, биохимии и биофизики. Владимир Константинович до сих пор жив, ему недавно исполнилось 90 лет, он продолжает работать у нас в институте, пишет обзоры, редактирует и рецензирует статьи. По теме транспорта через мембрану галоархей защитил кандидатскую диссертацию. Но далее мне захотелось некой романтики. Мне не хотелось стоять всю оставшуюся жизнь в лаборатории и что-то переливать из одной пробирки в другую. Захотелось экспедиций, тем более что я попал в Институт микробиологии, где традиционно большинством лабораторий занимались полевыми исследованиями. Эдакие охотники за микробами, за микробиологическими процессами, которые проходили в самых разных уголках нашей планеты, не только на территории Советского Союза. Поэтому сразу после окончания аспирантуры в 1986 г. при всем моем прекрасном отношении и глубоком уважении к Владимиру Константиновичу, я перешел в отдел Михаила Владимировича Иванова, который как раз в эти годы перешел из Пущино и возглавил Институт микробиологии и отдел микробной биогеохимии и биогеотехнологии. Михаил Владимирович был у истоков направления, которое называется микробная биогеохимия и биогеотехнология. Он сам участвовал во многих морских экспедициях, и очень активно стал развивать в Институте микробиологии тематику исследования микробиологических процессов в морских водоемах. В 1988 году у меня был первый рейс в океан с сотрудниками Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН на борту НИС «Академик Мстислав Келдыш» с двумя обитаемыми глубоководными аппаратами «Мир». В те годы основной целью экспедиции было изучение подводных гидротермальных полей – уникальных экосистем, куда из-за больших глубин не проникает свет и вся жизнь основана на микробных процессах хемосинтеза – т.е. образовании особыми хемолитотрофными микроорганизмами органического вещества за счет энергии неорганических соединений, поступающих в составе гидротермальных вод и углекислоты. Из-за высокого давления столба воды, даже при температуре гидротермального раствора 400-450 градусов вода в зонах разгрузки сохраняется в жидком состоянии. Эти районы стали источником новых уникальных термофильных бактерий и архей. Здесь развиваются уникальные высокоспециализированные бентосные сообщества, которые научились сосуществовать с хемотрофными микроорганизмы, формирую специфические симбиозы.
И все дальнейшие лет 20 у меня были связаны с океаном: в разные годы удалось побывать в Атлантическом, Тихом и Северном-Ледовитом океанах, в морях Российской Арктики, в Черное и Балтийском морях. В Арктике сейчас много исследований связано с поиском и изучением масштабом метановых газовыделений, распространение которых может быть связано с расширением таяния мерзлых пород и разгрузкой «запечатаного» в них газа. В таких зонах также формируются уникальные микробные сообщества, которые служат индикаторами зон разгрузки газов на морском дне.
– И напоследок о людях: много ли сейчас молодежи в вашей области и в вашей лаборатории? Чем можно заинтересовать студента или школьника, чтобы он выбрал микробиологию и экологическую биотехнологию, и что, на ваш взгляд, важно изменить в системе, чтобы молодым ученым было проще приходить в науку и оставаться в ней?
– Тем молодым людям, которые хотели бы свою жизнь разнообразить экспедициями, микробиология дает очень хорошие возможности. Сотрудники нашего Центра ежегодно участвуют в экспедициях в разные интересные районы, как на территории РФ, так и за ее пределами. Это и наземные гидротермы Камчатки и Курилл, озера Якутии и Северного Кавказа, высокоминерализованные щелочные и солены водоемы Кулундинской степи, минеральные источники Кавказа и Сибири, а также зоны экологических катастроф, связанных с разливом нефти. На мой взгляд, настоящим микробиологом, охотником за микробами можно стать только тогда, когда своими глазами увидишь, как формируются микробные сообщества вокруг выхода высокотемпературных гидротермальных вод, как микроорганизмы существуют в щелочных содовых озерах или в кислых шахтных водах и хвостохранилищах гидрометаллургических комбинатов. Зоны сильных антропогенных загрязнений можно оценить по составу микробного сообщества. Зная закономерности функционирования микробных сообществ можно предсказать, что будет дальше: справится ли микробное сообщество самостоятельно или надо принимать какие-то срочные дополнительные меры для сохранения экосистем загрязненных почв и водоемов. Значительный блок работ микробиолога сегодня связан с метагеномикой и анализом геномов, а это фактически компьютерная работа. А это значит, что тот, кто глубоко занимается микробиологией, сегодня должен уметь все: и в полевых условиях работать, и уметь расшифровать результаты секвенирования, и понять, какие организмы надо выделять, какие процессы искать. Сочетание романтики с современными методами – это будущее микробиологии.
Источник: https://inscience.news/ru/article/discussion/opredelennaya-izolyaciya-nashey-strany-trebuet