Мікробіолог Андрій Шестаков — про корисні мікроби, шкоду молока та фінансування науки
Завжди вважалося, що одиниця живого – це окремий організм. Для людини – людина, для білочки – білочка. Але з мікробами історія трохи інша. Наприклад, є таке явище – апоптоз. Клітина багатоклітинного організму вчиняє самогубство, щоб її компоненти та енергія дісталися сусідам. Нещодавно з'ясували, що і бактерії мають апоптоз. Постає питання: якщо одиниця живого у бактерій — це бактерія, то заради кого вона вчиняє самогубство? Можливо, одиниця живого для них — не одна клітина, а колонія, де відбувається диференціювання різних тканин як у багатоклітинному організмі. Лабораторія Андрія Шестакова досліджує ці та інші аспекти існування мікроорганізмів, наголошуючи на практичному застосуванні. Серед їх розробок: пробіотики для космонавтів, мікробний препарат, що утилізує нафту, мікробні паливні елементи, переробні відходи та електрику. Андрій Шестаков розповів The Village, над чим працює лабораторія.
Лабораторія фізіології та біохімії мікробів МДУ
область досліджень : пробіотики; мікробні паливні елементи; утилізація нафтових розливів; воднева енергетика
рік створення : 2007
засновник : Андрій Шестаков
Кількість співробітників : 10 осіб
Про лабораторію
Про свою лабораторію я мріяв ще коли був студентом. Хотів, щоб у ній панувала справжня молодіжна атмосфера. 2002 року, коли я закінчив університет, для науки був похмурий час. Працювати можна було лише на іноземні гранти, отримати які було складно: потрібен був партнер за кордоном, з яким ти тривалий час співпрацюєш. Потім, в 2007 році, в Україні з'явилася Програма підтримки молодих вчених, за якою було можливо отримувати гранти наконкретні розробки, і це змінило. Я одержав свій перший грант, який дозволив мені створити власну лабораторію, найняти співробітників, купити необхідне обладнання. Те, що система грантів існує, дуже важливо, тому що іншого джерела ресурсів у вчених немає. Венчурні фонди відмовляються з нами розмовляти: наукова розробка завжди експеримент, і дуже ризикований. Вчений збирається отримати якийсь результат, але він не має гарантій, що це напевно вийде.
Управління лабораторією нагадує ведення бізнесу. Також потрібно шукати гроші, визначати бюджет, розподіляти ресурси, формувати та мотивувати команду. Це колосально важка робота - завжди висиш на волосині. Через рік у тебе закінчується грант, і якщо ти не виграєш новий, то не зможеш платити зарплату, команду доведеться розпустити, а поодинці нічого не зробиш. Умови жорсткі, але правильні. У них виживає лише молодь, яка вміє працювати у висококонкурентному середовищі.
Як ми працюємо з мікробами
Щоб знайти потрібний мікроб, є два підходи: один дорогий і сучасний, другий - більш звичний та дешевий. У першому випадку ми знаємо, якою послідовністю нуклеотидів закодована в ДНК мікроба необхідна функція, наприклад фермент, що переробляє нафту. Ми беремо зразок будь-якого ґрунту, де завжди міститься неймовірна різноманітність мікробів, і завдяки хроматографу аналізуємо послідовності ДНК, що попалися, — шукаємо, чи є потрібний екземпляр. Якщо знайшли, починаємо виокремлювати необхідних мікробів. Завдяки знанню ДНК мікроорганізму ми розуміємо, які умови щодо їжі та змісту йому подобаються, його ми годуємо, а решту вбиваємо.
Другий підхід до пошуку прямолінійніший. Припустимо, нам потрібен мікроб, який живе на холоді та харчується нафтою.Аналізуємо місця на Півночі, де часто проливаються нафта, мазут, солярка. Їдемо, наприклад, до Мурманська та в місцевому порту, де весь берег вимащений дизельним паливом, беремо проби. Там обов'язково будуть мікроби, які давно звикли харчуватися нафтою. Ми привозимо їх до лабораторії та починаємо досліджувати.
Щоб працювати з мікробами, необхідно створити їм комфортні умови для життя та розмноження. Для цього їх поміщають у живильне середовище та містять при певній температурі. Поживне середовище ми спочатку повинні простерилізувати в автоклаві, який нагріває його до температури 120 градусів. Завдяки фільтрації повітря над ламінарним боксом (робочий стіл мікробіолога) створюється повністю стерильна атмосфера, так що можна вносити мікробів у живильне середовище, не побоюючись попадання чогось зайвого. Чашки Петрі та судини з мікробами поміщаємо в термостати, в яких підтримується необхідна температура. Колонії мікробів поступово розмножуються, і ми раз у раз переміщуємо їх у нові живильні середовища, тому що в колишніх для них не залишається їжі, а продуктів метаболізму стає занадто багато. Подібний процес називається «періодичне культивування».
Паралельно досліджуємо поведінку мікробів, ставимо експерименти і завдяки хроматографу та іншому аналітичному устаткуванню розуміємо, як воно змінюється. Хоча ми й можемо прочитати геном бактерій, але цілком зрозуміти систему їхньої роботи і передбачити поведінку поки що не в змозі. Вони схожі на чорну скриньку, дані якої не вдається повністю розшифрувати. Геном мікроорганізмів у 360 разів більший, ніж наш. Це означає, що вони потенційно можуть у 360 разів більше, ніж люди, які легше пристосовуються до нових умов, виробляють нові функції. Наша лабораторія намагається розібратися, як змусити мікроорганізми працювати накористь людини, наприклад, покращувати здоров'я, виробляти електрику, знищувати розливи нафти.