№30 (6234) от 19 апреля 2024
Их наблюдают в капле воды рязанские учёные
Невероятно, но до сих пор биологи продолжают находить и описывать новые виды живых существ. Такие открытия делают в дебрях Амазонии и в бассейне реки Конго, в глубинах Мирового океана и даже, казалось бы, в безжизненных пустынях. Эти находки будоражат воображение и вызывают нотки легкой зависти. Конечно, куда нам до Амазонии с ее неизведанными мирами… А между тем новые виды можно обнаружить даже в Центральной России – давно освоенной и изученной, кажется, вдоль и поперек. Правда, эти существа совсем крошечные и невооруженным взглядом не видны. Речь идет о простейших.
Кто такие простейшие?
«Простейшими называют обширную группу одноклеточных организмов, – рассказывает кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории эволюционной экологии Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина Ольга Сергеевна Трушицына. – В нее входят инфузории, амебы, эвглены, а также множество других живых существ, рассмотреть которых можно только в микроскоп».
В последние годы наукой о простейших сделано столько открытий, что прежние представления об этих организмах, почерпнутые из школьных учебников, безнадежно устарели. Например, установлено, что эти крошечные существа могут с легкостью вступать в симбиоз с бактериями и сине-зелеными водорослями. Именно это, кстати, произошло в глубокой древности, когда простейшие «объединились» с предками хлоропластов и митохондрий. Сейчас это компоненты живой клетки, потерявшие свою самостоятельность. Трудно поверить, но когда-то очень давно это были полноценные свободноживущие организмы…
Простейших активно изучают по целому ряду причин. В этой группе огромное количество паразитов, вызывающих опасные заболевания – дизентерию, малярию, сонную болезнь. Но простейшие – это не только опасность. Многие из них очень перспективны для использования в биотехнологическом производстве. Маленькая эвглена применяется для получения углеводов. Трудолюбивые инфузории очищают водоемы от коварных сине-зеленых водорослей, вызывающих цветение воды. Из продуктов жизнедеятельности других простейших разрабатывают противоопухолевые препараты.
Мещера под микроскопом
Прошлым летом Ольга Сергеевна с одним из своих лучших студентов Глебом Яльцевым участвовали в работах по изучению разнообразия простейших в водоемах национального парка «Мещерский». Мещера – это извилистая река Пра и множество озер: мелководные торфяные и бездонное Белое, Великие Клепиковские и бесчисленные старичные озера… Какие невидимые миры скрывают их воды?
«Мы отбирали пробы воды из прибрежной части рек и озер, а определение видового состава простейших проводили в лабораторных условиях, – рассказывает Глеб. – В нашей лаборатории в световые микроскопы мы можем рассмотреть только достаточно крупные организмы, например, инфузории и амебы. Кстати, неспециалистам часто кажется, что все одноклеточные существа похожи друг на друга. Это неправда. Сравнивать инфузорию с амебой, например, это всё равно, что сравнивать человека и ящерицу». Кропотливая работа позволила оценить разнообразие мира инфузорий в мещерских водоемах. Но как быть с самыми маленькими существами, невидимыми в световой микроскоп?
Благодаря усилиям Ольги Сергеевны удалось добиться почти невозможного. В феврале этого года Глеб Яльцев отправился на научно-исследовательскую практику в Институт биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина Российской академии наук. С собой он взял пробы воды из Рязани и Мещеры.
Таинственный «ёжик»
Институт биологии внутренних вод, расположенный в поселке Борок Ярославской области, – это специалисты мирового уровня и современное оборудование: сканирующий и просвечивающий электронные микроскопы, оптические микроскопы с разными типами контрастирования, амплификаторы, секвенаторы… Для изучения невидимых миров это особенно важно.
«Сотрудники института организуют экспедиции в самые разные уголки земного шара, – делится впечатлениями Глеб. – Ученые работают с пробами воды из Арктики, Сибири, Дальнего Востока, Вьетнама. А вообще степень изученности мира простейших сейчас такова, что, зачерпнув воду практически из любого водоема, мы можем обнаружить неизвестный науке вид. В микроскоп я рассматривал пробу воды из Вьетнама – ученым удалось обнаружить там новый вид, над описанием которого сейчас работают в институте».
А потом пришла очередь рязанских образцов. И здесь Глеба ждало настоящее открытие. В капле воды он обнаружил крошечное существо, совсем не похожее на привычных для него инфузорий и амеб. Маленькая живая сфера со множеством игл, медленно перемещавшаяся в капле воды… Этот одноклеточный водоплавающий «ёжик» оказался малоизученным видом, относящимся к роду белоноцистис. «Этот род – сравнительно новая группа организмов, – объясняет Глеб Яльцев. – К настоящему времени известно всего три вида, два из которых обитают в пресных водоемах, а один – в морях. Белоноцистис примерно в 60 раз меньше инфузории, поэтому обнаружить его в световой микроскоп невозможно. Пока мы не знаем даже, кто является его ближайшим родственником. Для этого нужны генетические исследования, которые пока не проводились».
Первооткрыватели царств
Работа с малоизученным видом – дело не только приятное, но и хлопотное. Во-первых, нужно выделить чистую культуру. Для этого из капли воды специальной пипеткой нужно захватить одну-единственную клетку нужного нам биологического вида. Напомним, что речь идет о невидимом мире – поэтому эту операцию нужно проводить, глядя в микроскоп. Эту клетку помещают в специальную емкость с питательной средой. Там клетка делится, в результате чего получается большое количество копий. Это и есть чистая культура. Во-вторых, нужно определить размеры клеток, изучить их внутреннюю структуру, зафиксировать на видео процесс питания и деления. Но и это еще не всё. Для полноценного описания вида нужно изучить нуклеотидные последовательности его ДНК, в которой зашифрована наследственная информация. Именно это позволит определить родственников изучаемого вида и определить его место на «древе жизни».
«В институте биологии внутренних вод есть специальный холодильник, где живут чистые культуры неописанных видов, – объясняет Глеб. – Возможно, своего часа там ждут не только виды, но и целые царства живой природы – так значительны открытия сотрудников института».
Сейчас, после возвращения с практики, Глеб Яльцев продолжает учиться. А еще регулярно отбирает пробы воды из ручья в окрестностях Рязани. Экспериментирует с разными методиками окрашивания инфузорий. Переводит с немецкого капитальный труд Вильгельма Фойсснера, посвященный экологии простейших. И, конечно, мечтает о лете. Нет, не об отдыхе. Летом молодой ученый планирует снова поехать в Институт биологии внутренних вод, ведь там его ждет крошечный белоноцистис.
Ольга Железнова, кандидат биологических наук