Что делает бактерии неуязвимыми для радиации, как выглядят эритроциты лягушки и какую роль микроорганизмы играют в очистке окружающей среды — эти и другие вопросы обсудили гости Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Ульяновска 4 февраля на «ИЦАЭ OPEN: жизнь микромира».

Мероприятие в ИЦАЭ началось с воркшопа «Удивительный мир под микроскопом», который провели педагог-организатор Дворца творчества детей и молодёжи Марина Минякова и кандидат биологических наук, педагог-организатор Владимир Кривошеев.

С помощью цифровых и оптических микроскопов участники изучали привычные объекты в непривычном масштабе. Пищевая сода под линзами оказалась россыпью кристаллов разной формы и размера, напоминающих морскую соль, но в десятки раз мельче. Гости рассматривали крылья бабочек и пчёл, плавник рыбы, срез человеческого кишечника, красный песок, а также насекомых — муравья и муху.

Особый интерес вызвал микропрепарат крови лягушки. Марина Минякова объяснила, что эритроциты амфибий гораздо крупнее, чем у человека, и в отличие от наших зрелых клеток, они сохраняют ядро. Под небольшим увеличением в образце видны крупные овальные эритроциты с голубыми или тёмно-синими ядрами, между ними — округлые лейкоциты. При увеличении масштаба детали становятся ещё заметнее: овальные эритроциты расположены на некотором расстоянии друг от друга, их ядра повторяют форму клетки, а между ними встречаются лейкоциты с подковообразными или округлыми ядрами.

Затем кандидат биологических наук, доцент кафедр микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Ульяновского ГАУ Павел Майоров прочёл лекцию «Ядерные бактерии и немного об устойчивости прокариот к ионизирующему воздействию». В своём выступлении он рассказал о механизмах устойчивости бактерий к радиации и их роли в биоремедиации.

«Некоторые бактерии способны выживать в экстремальных условиях, даже внутри ядерных реакторов. Один из таких организмов — Deinococcus radiodurans, который поразительно устойчив к ионизирующему излучению, — отметил Павел Майоров. — Его геном представлен в десяти копиях, которые образуют тороидную структуру, повышающую устойчивость к повреждениям. Учёным удалось установить, что ионизирующее излучение недостаточно для дезинфекции пищевых продуктов от этой бактерии, например, консервов».

Хотя ультрафиолетовые лучи не являются ионизирующими, но их действие на клетки бактерий является аналогичным. Достаточно долго считалось, что наиболее губительное действие излучение оказывает на ДНК. По сути ДНК – это инструкции того, как должен быть сформирован любой организм. При нарушении этой инструкции – сборки не будет. Сейчас считается, что ионизирующее излучение влияет на белки в большей степени, чем на ДНК. Например, дезактивируются ферменты, необходимые бактерии для существования, и наступает гибель организма.   

Однако Deinococcus radiodurans обладает уникальной системой репарации ДНК, позволяющей ему восстанавливать повреждённый генетический материал. Кроме того, устойчивостью к радиации обладают и другие микроорганизмы, например, Chroococcidiopsis и Rubrobacter.

Павел Майоров также рассказал о том, что высыхание является важным фактором, способствующим эволюции устойчивости микроорганизмов. «Интересно, что условия в пустыне и в зоне ядерного реактора имеют нечто общее: воздействие экстремальных факторов, таких как радиация и обезвоживание. Микроорганизмы, живущие в таких средах, развили механизмы защиты, включая устойчивую ДНК и эффективные протеомные системы», — пояснил он.

Лектор затронул и роль LEA-белков (белков позднего эмбриогенеза), которые обладают высокой водоудерживающей способностью и защищают клетки от высыхания. «Эти белки помогают микроорганизмам и семенам переживать экстремальные условия, поддерживая клеточную структуру и предотвращая повреждения», — уточнил Павел Майоров.

Отдельное внимание было уделено генетической трансформации, механизму изменения генетического состава клеток путём введения чужеродного генетического материала других погибших бактерий. «Этот процесс широко применяется в биотехнологиях для создания трансгенных организмов с новыми свойствами», — добавил учёный.

Лекция завершилась обсуждением биоремедиации — процесса, в котором используются микроорганизмы, грибы или растения для очистки загрязнённой окружающей среды. «Некоторые бактерии способны разлагать токсичные вещества и даже участвовать в очистке радиоактивных отходов. Например, комплексы ионов марганца в клетках D. radiodurans нейтрализуют активные формы кислорода, предотвращая повреждение ДНК. Устойчивость к ионизирующему излучению и такой элементарный состав дают преимущество в утилизации радиоактивны отходов и помощи учёным», — пояснил Павел Майоров.

Завершением вечера стала викторина, посвящённая миру микроорганизмов. Участники проверили свои знания об истории их открытия, разнообразии видов и значении в природе и жизни человека.

«ИЦАЭ OPEN» — проект сети ИЦАЭ. Каждую неделю в 19 регионах страны Информационные центры по атомной энергии становятся открытыми площадками, на которых любители интеллектуального досуга могут пообщаться с учёными, сыграть в интеллектуальные и настольные игры, стать зрителями научно-популярных ток-шоу и участниками мастер-классов.