Как микроорганизмы Арктики и Антарктики могут «пожирать» нефть и как они же могут влиять на человека
В ноябре 2018 года ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, институтов Российской академии наук и Арктического и Антарктического НИИ опубликовали результаты исследования микроорганизмов, живущих в Арктике и Антарктике. Так, ученые заявили, что некоторые микробы в условиях холодного климата могут видоизменяться и становиться патогенными для человека. Другие же виды могут, наоборот, оказаться полезными и помочь людям очищать районы Арктики и Антарктики от нефтяных загрязнений. О таких «полярных» свойствах микроорганизмов «ЭкоГрад» поговорил с одним из руководителей исследований профессором СПбГУ Дмитрием Власовым.
— В чем заключается суть ваших исследований?
— В основном мы изучаем структуру и роль микробных сообществ в полярных экосистемах, подвергающихся антропогенной нагрузке. То есть мы смотрим на то, как адаптируются микроорганизмы, которые попадают в полярные условия вместе с человеком. В этот момент вокруг полярной стации начинает формироваться свой маленький микробный мир, который существенно отличается от того, что мы имеем в естественной среде. И этот микробный мир может влиять на многие вещи, причем как отрицательно, так и положительно.
Отрицательно как? Среди этих микроорганизмов есть виды, которые являются условно патогенными для человека. То есть, попадая в помещения, они могут начать развиваться, накапливаться и оказывать влияние на здоровье полярников.
— То есть человек приезжает в Арктику, заносит туда какие-то микроорганизмы, они меняются и потом обратно ударяют в человека?
— Фактически да. В принципе, мы и здесь, если живем в зараженных помещениях, испытываем то же самое. Но в Арктике из-за холодного климата микробы стремятся попасть в замкнутые пространства, где начинают интенсивно накапливаться. Например, есть посты биомониторинга. Это небольшие постройки, которые люди посещают очень редко, раз в несколько лет. Нам удалось побывать на нескольких постах и оказалось, что там внутри все покрыто черными условно патогенными грибами, которые однажды как-то туда попали, а потом в течение длительного времени накапливались и развивались. Когда мы посмотрели, что это за грибы, то увидели, что это опасные виды. Этот факт говорит о том, что даже в такой изолированной холодной среде происходит накопление подобных сообществ. А у людей, которые долго работают в полярных широтах, из-за того же климата иммунитет потихоньку ослабевает, и они к микроорганизмам становятся более чувствительными.
— К чему это может привести?
— Могут возникнуть аллергические реакции. Естественно, человек начинает себя чувствовать хуже. Потом это накапливается, аллергия становится более выраженной, может вызывать астму, самое страшное – микозы. Все это представляет настоящую проблему, потому что там бывает сложно следить за всеми условиями обитания человека, но сейчас на это стали обращать внимание. Например, появился микробиологический мониторинг, когда ученые проверяют воду или смотрят, какие грибы и бактерии могут оказаться в жилой среде.
— А на животный мир эти микроорганизмы как-то могут влиять?
— Это интересный вопрос. В Антарктике известно, что некоторые грибы могут убивать птенцов пингвинов, причем иногда даже проникая через скорлупу и убивая зародышей. Однако микроорганизмы скорее не на животных влияют, а наоборот инфекции, которые встречаются у животных, могут оказывать отрицательное влияние на человека. Как это происходит? Например, в Антарктиде около полярных станций собираются разные животные, в первую очередь птицы, а известно, что многие инфекции распространяются именно орнитогенным путем. Ведь что такое антарктические оазисы? Это бедные пустынные территории, напоминающие лунные пейзажи. И там, где появляются птицы, там сразу появляется органическое вещество, совсем другая микрофлора. Птицы за счет длительных миграций приносит туда разные по составу микробные сообщества. С точки зрения возникновения эпидемиологических ситуаций, этот фактор птиц может играть существенное значение. Есть такое заболевание, например, аспергиллез птиц, который может поражать и человек, вызывая заболевание легких.
— Это значит, что из-за миграции птиц люди, живущие вне Арктики и Антарктики, тоже могут быть подвержены микробам?
— Совершенно верно. Уже делали анализы мертвых птиц и выявляли в них патогенные микроорганизмы. Так что за этим нужно следить. Конечно, это может не развиться, но потенциальная угроза есть.
— А есть какие-то меры, чтобы остановить этот процесс?
— Прежде всего нужно использовать биостойкие материалы, которые по возможности не поражаются различным деструкторами. Дальше условия эксплуатации имеют большое значение: как контролируются режимы температуры, влажности, вентиляции. Как правило, это сдерживает развитие патогенов. Третье, если они все-таки появились, существуют различные защитные составы, которые могут применяться, но они тоже должны быть экологически безопасными.
— Но вот все эти превентивные меры, про которые вы рассказываете, они уже применяются или все это пока только теория?
— Конечно, применяются. Сейчас во многие материалы добавляют специальные защитные вещества – биоциды. К тому же многие материалы проходят испытания в отношении климатических условий и в отношении эрозии. На это обращают вниманию, но не всегда.
— Недавно появилась информация про использование дронов и беспилотных летательных аппаратов в Арктике. Это усугубит ситуацию с развитием патогенных микроорганизмов или наоборот ее улучшит?
— Я думаю, что использование дронов в любом случае положительный момент. Они уже используются, скажем, при обследовании территорий, при оценке техногенных загрязнений. Иногда дроны дают очень полезную информацию. Но проблема переноса микроорганизмов вряд ли может быть связана с беспилотниками. Но микроорганизмы все равно заносятся, их [дроны] все-таки запускает человек. Микробы обладают уникальной способностью переносится на огромные расстояния просто с воздушными потоками. Например, когда мы исследовали воздух Антарктики, то мы обнаруживали микроорганизмы, которые свойствены для Южной Америки. Так что вся проблема вряд ли связана с дронами.
— Хорошо. Это были, как вы сказали, микроорганизмы, которые несут для нас угрозу. Что насчет положительного эффекта?
— Положительный эффект заключается в том, что многие микробы, которые существуют в условиях холодного климата, способствуют деградации отходов, которые оказываются там благодаря человеку. Основными являются нефтяные загрязнения. Вообще, это неизбежно. Там, где используется техника, а техники используется много, происходят разливы, протекания, нефть попадает в землю и даже в воду. Тут на помощь могут прийти микроорганизмы.
Работы в этом направлении давно ведутся, уже создают специальные препараты, которые позволяют с помощью микроорганизмов разлагать нефтепродукты и тем самым очищать почву без использования химических средств. Это экологически чистый метод. Что касается Антарктики и Арктики, то там это происходит сложнее из-за низких температур. Это должны делать организмы, приспособленные к такому суровому климату, поэтому важно при изучении микроорганизмов выявлять те виды, которые потенциально можно использовать для создания биопрепаратов для очистки загрязненных земель.
— То есть человек выделяет из нефтяных отходы микроорганизмы, которые потом эти отходы же и разрушают?
— Да, совершенно верно. Иногда даже не нужно их выделять. Мы можем вносить дополнительные компоненты, которые будут стимулировать их рост, а они уже сами будут активно разлагать нефть.
— На какой стадии сейчас находятся эти разработки? Скоро их смогут использовать в деле?
— Как раз-таки это все на стадии разработок, на стадии изучения. Широкого практического применения еще оно не нашло, хотя локально эти вещи уже начинают применяться. Вообще, использование биотехнологий очень перспективно, но требует серьезной научной базы.
— А насколько велика проблема нефтеотходов в Арктике?
— Она, несомненно, существует. Хотя масштабы еще не так критичны, все-таки район не густо заселенный.
— Недавно Дмитрий Медведев заговорил об экономическом развитии Арктики до 2025 года. Поступила информации, что предполагается промышленное освоение арктического шельфа, добыча нефти, платины, алмазов... Понятно, что тогда проблема нефтеотходов может из просто существующей стать существенной. Наверное, было бы неплохо параллельно развивать и программу очищения.
— Совершенно правильно. Конечно, это потянет за собой очень многие вещи. Все-таки речь идет о мерзлоте. Когда это все будет разрабатываться, мерзлота будет вскрываться, неизвестно в какую сторону пойдут эти процессы. Я с вами согласен, не нужно ждать последствий техногенного воздействия, надо сразу смотреть и контролировать. Эти исследования проводятся, но в основном на макрообъектах: как изменяется тундровая растительность, животный мир. Это хорошо отработано, а вот что происходит с микробным миром люди только недавно стали изучать и поняли, что он не менее важен. Роль микроорганизмов в восстановлении почвы и нарушенных сообществах может оказаться очень полезной. На первых этапах именно микробы определяют начало восстановления.
Брала интервью Екатерина Рагалова
