В ИрГТУ исследуют качество байкальской воды методами молекулярной биологии

Магистр по направлению «биоинформатика» ИрГТУ Елена Верхозина проводит исследования с использованием методов молекулярной биологии для решения экологических задач. Данный подход позволяет судить об изменении качества воды в прибрежной части Байкала, находящейся под антропогенным влиянием.

В основе разработок лежат фундаментальные исследования по изучению биогеохимических функций микроорганизмов в водной экосистеме озера Байкал. Начиная с 1990 г. в институтах СО РАН проводятся теоретические и экспериментальные работы по выявлению роли микроорганизмов в биогеохимических процессах, влияющих на формирование качества воды озера Байкал (Верхозина В.А., Верхозина Е.В., Верхотуров В.В., Гончар Д.А., Дедков В.С., Дегтярев С.Х.).

Как сообщила исследователь, в более ранних работах было установлено, что в выделенных штаммах микроорганизмов (Flavobacterium aquatil, Pseudomonas gladioli, Hafnia alvei, Acinetobacter calcoaceticus, Curtobacterium citreum) встречаются уникальные ферменты эндонуклеазы рестрикции (ЭР). Каждая рестриктаза узнаёт определённый участок ДНК и расщепляет нуклеотидную цепь по определенной последовательности. Эта уникальная способность рестриктаз сделала их основным инструментом исследований в генной инженерии.

По словам Е. Верхозиной, в пробах байкальской воды найдены как широко распространенные, так и уникальные, ранее не обнаруженные в природе рестриктазы. Новые ферменты представляют большой интерес для их использования в биотехнологии, генно-инженерных и медико-биологических работах. В чистых фоновых районах штаммы микроорганизмов не имеют таких ферментов.

«Объяснение этому явлению состоит в том, что одноклеточные бактерии не имеют иммунной системы, которая защищала бы их от вирусов или чужеродных бактерий. Эту роль и выполняет фермент рестриктаза, уничтожающая любую попавшую внутрь клетки постороннюю молекулу ДНК, разорвав ее по определенной последовательности. Таким образом, молекула ДНК расщепляется. Наличие "посторонних" вирусов способствует появлению в штаммах бактерий уникальных рестриктаз, которые позволяют защищаться от вирусов и посторонних микроорганизмов, неспецифичных для водоема. Это своеобразная степень защиты водных бактерий может быть использована в качестве индикатора антропогенного воздействия», - считает Е. Верхозина.

Данное свойство микроорганизмов она предлагает положить в основу разработки инновационных методов определения качества питьевой воды, поставляемой из озера Байкал, а также ее подлинности.

Актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время проблемы воды и водных ресурсов в мире становятся все более острыми. Особое беспокойство мировой общественности вызывает загрязнение чистой воды и связанные с этим проблемы здоровья и жизни людей. «По прогнозам ученых, озеро Байкал в ближайшем будущем станет чуть ли не единственным источником чистой воды. Оценка качества байкальской воды, ее санитарно-гигиеническая безопасность, а также исключение подделок бутилированной питьевой воды при розливе имеют большое научно - практическое значение», - отмечает Е. Верхозина.

По ее словам, наличие ферментов рестриктаз в штаммах микроорганизмов свидетельствует об антропогенном воздействии на воду. Безусловно, этот индикатор может быть использован для оценки качества и подлинности бутилированной питьевой воды из озера Байкал. В результате возможна разработка системы микробиологической диагностики антропогенного влияния на качество воды озера Байкал на ранних стадиях. Это очень важно, так как в настоящее время на экосистему озера крайне негативно воздействует развитие туристической индустрии, судоходство, расширение земель поселений в прибрежной зоне, особенно в летний период. Разработка водоохранных мероприятий невозможна без поиска новых подходов и методов с использованием молекулярно-генетических, биотехнологических и биоинформационных подходов.

Е. Верхозина также подчеркивает, что рынок питьевой воды в мире динамично развивается. По ее данным, среднестатистический россиянин в год выпивает всего 10 л бутилированной воды, тогда как француз или немец – 100-120 л, а итальянец – 40-150 л. Мировой рынок бутилированной воды оценивается в $ 46 млрд., причем за последние три года, согласно аналитикам из Danone, он увеличился на 11 %.

Наталья Розова