Сегодня, 20 января поздравления с очередным днём рождения принимает заведующий лабораторией микробиологии Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г.Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ТИБОХ ДВО РАН) член-корреспондент РАН доктор биологических наук, профессор Валерий Викторович Михайлов. «Тихоокеанская Россия» присоединяет свой голос к поздравлениям учёному.
В.В. Михайлов родился 20 января 1952 в городе Истра. В 1978 году он окончил Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (факультет почвоведения, кафедра биологии почв). С осени 1984 года работает в ТИБОХ ДВО РАН в области морской микробиологии, заведует лабораторией микробиологии. В этом же году он защитил докторскую диссертацию. Исключительно велика роль учёного в создании Коллекции морских микроорганизмов ТИБОХ ДВО РАН — уникальной, единственной в России, целиком специализирующейся на морских гетеротрофных бактериях и грибах-микромицетах. Коллекция является членом Всемирной федерации коллекций культур.
В.В.Михайлов — член-корреспондент РАН с 2006 года, он известный специалист в области общей и морской микробиологии, микробной экологии и биотехнологии. Новые оригинальные сведения о микроорганизмах в фундаментальной связке биоразнообразие-биотехнология позволили обнаружить ряд перспективных бактериальных продуцентов первичных и вторичных биоактивных метаболитов. В.В. Михайлов автор более 150 публикаций, в том числе 4-х монографий.
Вот что рассказывает сам учёный о своей работе и руководимой им лаборатории:
«В 1985 г. в Тихоокеанском институте биоорганической химии (ТИБОХ) ДВО РАН по инициативе его тогдашнего директора академика Георгия Борисовича Елякова была образована группа, а в 1986 году лаборатория микробиологии. Немаловажную роль в её создании сыграли академики М.В.Иванов и Г.К.Скрябин. Помещение, где сейчас работают сотрудники лаборатории, не пришлось перестраивать, поскольку оно было оборудовано сотрудниками академика Ю.С.Оводова (они занимались изучением патогенной бактерии Yersinia pseudotuberculosis).
Одновременно с упомянутой лабораторией была организована лаборатория химии микробных метаболитов. В состав её вошли сотрудники лаборатории В.А.Стоника (нынешнего директора ТИБОХ ДВО РАН, академика), возглавила её кандидат химических наук Т.А.Кузнецова.
Прошедшие годы показали, что появление этих двух лабораторий было весьма своевременным, поскольку именно тогда стало известно, что некоторые физиологически активные вещества, считавшиеся метаболитами морских животных, на самом деле синтезируются их симбионтными бактериями. Многие соединения бактерий отличались необычностью структуры и действия. Эти сообщения послужили мощным стимулом для развития морской микробиологии и химии морских природных соединений, которые являются основой морской биотехнологии.
Для осуществления научного процесса необходимо, чтобы описанные или упомянутые в публикациях микробные штаммы были доступны для независимого изучения. Поэтому необходимо поддерживать и сохранять описанные и другие культуры, потенциально ценные для промышленности, медицины, сельского хозяйства и научных исследований. Эти важнейшие для микробиологов задачи выполняют коллекции, в которых собирают и постоянно поддерживают хорошо изученные, аутентичные штаммы вирусов, прокариот, а также культуры растительных и животных клеток. Микробные коллекции – это живые библиотеки генов, постоянный источник штаммов для сравнения и экспертные центры в области систематики, таксономии, идентификации и хранения микроорганизмов. В знак признания важности работ в области коллекционного дела Международным союзом микробиологических обществ (IUMS) и Международным союзом биологических наук (IUBS) была образована Всемирная федерация коллекций культур (WFCC).
Коллекция морских микроорганизмов ТИБОХ ДВО РАН стала создаваться с 1985 года, когда было построено специализированное для химических, биохимических и микробиологических исследований судно – «Академик Опарин». Это позволило собирать и изучать микроорганизмы практически из любых регионов Мирового океана. Сейчас коллекция ТИБОХ ДВО РАН является членом WFCC, имеет официальный акроним КММ (так пишется на всех языках) и регистрационный номер 644. КММ содержит около 5000 штаммов морских гетеротрофных аэробных и факультативно-анаэробных моно- и дидермных бактерий, а также грибов-микромицетов (1000 штаммов). Это практически единственная в России коллекция, целиком специализирующаяся на морских микроорганизмах. Конечно, штаммы морских микроорганизмов, особенно типовые, хранятся во многих коллекциях различных стран, но специализированных коллекций немного: в Великобритании — National Collection of Industrial and Marine Bacteria Limited, в Австралии — The Australian Collection of Antarctic Microorganisms на Тасмании и The Australian Collection of Marine Microorganisms (James Cook University of North Queensland), в Таунсвилле и некоторые другие.
Коллекция морских микроорганизмов ТИБОХ послужила основой для проведения академических и прикладных исследований в области морской микробиологии и биотехнологии. Тестирование нескольких тысяч штаммов морских микроорганизмов на способность синтезировать биоактивные вторичные метаболиты позволило сделать заключение о распространении микробных продуцентов. Наиболее распространенными метаболитами микроорганизмов являются цитотоксические (антиопухолевые) соединения, это необычно и отличает морские микроорганизмы от почвенных и пресноводных, продуцирующих в большинстве своем антибиотики. В то же время велико число микроорганизмов-продуцентов антибиотических соединений в штаммах, выделенных из асцидий, горгонарий, морской воды и донных осадков. Большое количество (30–50%) продуцентов иммунотропных соединений обнаружено среди бактерий из альционарий, асцидий, ракообразных, но их гораздо меньше в микрофлоре губок и морской воды. Был проведен отбор источников соединений с противовирусными свойствами, то есть способных ингибировать действие ферментов репродуктивного цикла вирусов, в частности вирусной обратной транскриптазы, РНК-полимеразы и тимидинкиназы. Из 535 исследованных штаммов 72 ингибируют активность тимидинкиназы на 50–100%. Это штаммы бактерий из губок (13,3%), донных осадков (26,5%), асцидий (17,6%), кишечнополостных (14,6%), морской воды (10,6%). Экстракты 16 штаммов (из 224 исследованных) ингибируют активность обратной транскриптазы; среди них наиболее многочисленны (33,3%) микроорганизмы из морской воды. Экстракты 12 штаммов (из 224 исследованных) ингибировали активность РНК-полимеразы на 50–90%.
Такая активность обнаружена у 14,3% микроорганизмов, выделенных из кишечнополостных, обитающих вблизи австралийского побережья.
Морские губки синтезируют беспрецедентное количество биологически активных веществ. Многие физиологически активные соединения, по-видимому, синтезируются не самими губками, а их микробными симбионтами. Во время 9-го экспедиционного рейса НИС «Академик Опарин» (1989 г.) у берегов островов Офу и Тутуила (Восточное (Американское) Самоа) были отобраны два образца губки Dysidea sp. Ранее сотрудниками ТИБОХ было показано, что губки этого рода синтезируют бромдифениловые эфиры – сильные цитотоксины и антибиотики. Из этих образцов было выделено 8 чистых культур бактерий, а затем из двух из них изолирован тетрабромдифениловый эфир: 3,5-Дибромо-2-(3′,5′-дибромо-2′-меток-сифенокси) фенол.
Так впервые было строго доказано, что ранее описанные соединения синтезируются не губками, а их симбионтными бактериями. Возможно, что этим способом губка селекционирует комплекс своих микроорганизмов.
Было отмечено также, что продуценты ферментов значительно чаще встречаются среди бактерий, обитающих в бореальных областях океана, а антибиотиков – в тропической зоне. Бактерии, синтезирующие высокоактивные щелочные фосфатазы, чаще всего ассоциированы с моллюсками, а продуцентов хитинолитических ферментов следует искать среди свободноживущих микроорганизмов. Таким образом, распространение и распределение микробных продуцентов подчинено некоторым закономерностям. Эти и другие сведения были опубликованы в тезисах докладов, статьях, обзорах, монографиях и патентах сотрудников лаборатории микробиологии ТИБОХ ДВО РАН.
Одним из направлений исследований лаборатории микробиологии является систематика и таксономия морских микроорганизмов. Надо сказать, что еще совсем недавно среди исследователей микромира была распространена точка зрения о морских микроорганизмах как прокариотах и грибах, попавших в море со стоками рек или в результате эолового переноса. Это глубоко ошибочное представление основано на игнорировании того, что экосистемы океана, являясь древнейшими на Земле, имеют отличную от суши биоту. Развитие наших знаний показывает, что морской среде обитания присущи особые таксоны архей, бактерий, а также грибов (и других микроскопических эукариот).
Прокариоты относятся к двум из трёх доменов универсального древа жизни – Bacteria и Archaea. Они наиболее распространенные на Земле организмы. Однако их разнообразие изучено значительно хуже, чем разнообразие, например, животных и растений. По состоянию на 2005 год было описано около 7000 видов бактерий и около 600 видов архей. По оценкам специалистов, в недалеком будущем число видов бактерий составит 40 000, грибов – 1 500 000, водорослей – 60 000 (сейчас описано около 40 000 видов), вирусов – 130 000 (сейчас – около 5000). Таким образом, изученное и потенциальное биоразнообразие прокариот планеты относительно невелико.
Необходимо отметить, что, в отличие от таксономического, экологическое разнообразие бактерий значительно. Микробиологам хорошо известно, что большинство бактерий и архей не растёт на лабораторных питательных средах и, следовательно, не может быть детально изучено. Процент «культурабельности» составляет: морская вода – 0,1, пресные воды – 0,25, почва – 0,3. До недавнего времени не было приемлемого выхода из этой парадоксальной ситуации. Однако сейчас предложены молекулярно-биологические методы, позволяющие точно сосчитать и идентифицировать микроорганизмы, населяющие данный биотоп (экотоп), без необходимости их выделения и культивирования. Стало возможным и описывать не культивируемые бактерии и археи любого таксономического ранга с присоединением слова candidates. Успехи микробиологии привели к возникновению реальной биогеографии прокариот, к повышению значимости знаний о мире микроорганизмов в области биосферологии.
Грибы являются другой группой микроорганизмов, широко распространенной в природе. В отличие от прокариот, они относятся к домену Eucarya. Некоторые микологи предполагают, что число их видов может достигать 1 500 000. Основным источником новых видов считаются растения, где грибы часто обитают как эндо-симбионты, и морская среда, где грибы изучены также слабо.
Некоторые стенобионтные виды бактерий и особенно грибов нуждаются в охране in situ (в природе) и могут исчезнуть вместе с исчезновением их местообитаний. Поэтому изучение и сохранение микроорганизмов как пула генов ex situ (в коллекциях) является важной задачей. В коллекциях удобно также изучать биотехнологический и экологический потенциал микроорганизмов. Наблюдающийся сейчас биотехнологический бум повлёк за собой всплеск интереса к проблемам биосистематики и экологии. Не будет большим преувеличением сказать, что биотехнология есть продукт биоразнообразия. Этот экономический интерес в ближайшие годы несомненно принесёт новые знания о фундаментальной связке биоразнообразие?биотехнология. Морская микробиология и биотехнология развиваются сейчас быстрыми темпами.
Океан является самым большим резервуаром биоты, но описано только небольшое количество видов прокариот и грибов-микромицетов, обитающих в нём.
Сотрудниками лаборатории микробиологии ТИБОХ ДВО РАН опубликовано значительное количество таксономических работ. Описано два новых вида грибов, но основной массив исследований посвящён бактериям: описываются новые таксоны таких таксономических категорий, как вид и род облигатно морских бактерий типов Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria и Firmicutes. В прокариотологии (бактериологии) существуют жёсткие правила описания новых таксонов. Статья должна быть напечатана в «International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology» (IJSEM) (до 2000 г. этот журнал назывался IJSB – «International Journal of Systematic Bacteriology»), и название должно появиться в следующем номере этого журнала в «Notification List». Такой таксон считается описанным валидно, и названием можно пользоваться всему научному сообществу без каких-либо оговорок. Статья может быть напечатана в любом другом журнале или монографии на не экзотическом (следует привести описание и на английском) языке, и в этом случае авторы должны прислать три оттиска статьи или описания редактору «Validation of publication of new names and new combinations previously effectively published outside the IJSEM». Лишь после того, как название появится в «Validation List», описание считается валидным, и датой описания является появление в VL, а не в оригинальной статье. Если же вы не сделали всего этого, то ваш таксон считается инвалидным (пишется без курсива и в кавычках), и это приблизительно то же самое, как если бы вы описали новые бактерии в какой-нибудь стенгазете. Описания новых таксонов, предложенных сотрудниками лаборатории микробиологии, опубликованы в IJSEM, а напечатанные в других журналах – появились в VL.
Первым валидно описанным новым видом гетеротрофных (питающихся готовым органическим веществом) бактерий за всю историю развития микробиологии на Дальнем Востоке России стал вид Alteromonas fuliginea (типовой штамм КММ 216Т), обитающий в водах залива Петра Великого. Это произошло в 1995 г. – «Validation List» № 55 (Alteromonas fuliginea), IJSB,1995, № 4, p. 879–880. Статья была напечатана в журнале «Микробиология» в 1994 г. Однако затем данный вид был перенесён в появившийся к тому времени род Pseudoalteromonas и включён в вид Pseudoalteromonas citrea. В данной работе описаны первые штаммы P. citrea не из Средиземного моря, а из дальневосточных морей России.
В 1995 году был описан новый вид Alteromonas distincta Romanenko, Mikhailov, Lysenko et Stepanenko 1995, реклассифицированный затем как Pseudoalteromonas distincta (Romanenko et al., 1995) Ivanova, Chun, Romanenko, Matte, Mikhailov, Frolova, Huq et Colwell 2000, comb. nov. Бактерии были выделены из неидентифицированной губки, обитающей в районе Командорских островов на глубине 350 метров.
Принимая во внимание тот факт, что вид Alteromonas fuliginea сейчас включён в вид P. citrea, вид Pseudoalteromonas distincta является на сегодняшний день первым валидно описанным новым видом бактерий на Дальнем Востоке Российской Федерации.
В дальнейшем сотрудниками лаборатории микробиологии ТИБОХ ДВО РАН с помощью молекулярно-биологических методов были валидно описаны (sp. nov. означает новый вид, gen. nov. – новый род) такие, например, таксоны бактерий: Marinomonas primoryensis sp. nov. (в честь Приморья), Vitellibacter vladivostokensis gen. nov., sp. nov. (в честь Владивостока), Arenibacter troitsensis sp. nov. (в честь бухты Троицы, в водах которой обитает этот вид и на берегах которой расположена Морская экспериментальная станция (МЭС) ТИБОХ ДВО РАН), Mesonia algae gen. nov., sp. nov. (в честь МЭС), Salinibacterium amurskyense gen. nov., sp. nov. (эти бактерии были изолированы из образца морской воды Амурского залива), Reinekea marinisedimentorum gen. nov., sp. nov. (в честь острова Рейнеке, близ которого из песчаного грунта на небольшой глубине были выделены бактерии). К 40-летию института (в 2004 г.) описаны новый род и вид бактерий Pibocella ponti – от сокращения PIBOC (ТИБОХ) – Pacific Institute of Bioorganic Chemistry и ponti – морская. В водах дальневосточных морей России обитают описанные нами бактерии Pseudoalteromonas ruthenica sp. nov., видовой эпитет означает «русская» от названия нашей страны на средневековой латыни – Ruthenia. Единственная описанная не морская бактерия была обнаружена в воде Богатинского водохранилища (где сотрудники работали по просьбе краевого Водоканалуправления) – Pseudomonas extremorientalis sp. nov., видовой эпитет означает в переводе с латинского «дальневосточная».
Конечно, не забыли мы и выдающихся учёных, внесших значительный вклад в развитие микробиологии и смежных областей: Winogradskyella gen. nov., Winogradskyella epiphytica, W. eximia, W. thalassocola spp. nov. (род назван в честь С.Н.Виноградского), Pseudoalteromonas issachenkonii sp. nov. (в честь Б.Л.Исаченко, второго директора Института микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН, одного из основоположников морской микробиологии), Idiomarina zobellii gen. nov., sp. nov. (в честь американского морского микробиолога К.Зобелла), Reichenbachia agariperforans gen. nov., sp. nov. (в честь немецкого микробиолога Х.Райхенбаха), Shewanella waksmanii sp. nov. (в честь лауреата Нобелевской премии З.Ваксмана, который много сделал для развития морской бактериологии), Arenibacter certesii sp. nov. (в честь одного из пионеров морской микробиологии французского ученого А.Серте), Salegentibacter mishustinae sp. nov. и Gillisia mitskevichiae sp. nov. (в честь двух старейших морских микробиологов – И.Е.Мишустиной, Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, и И.Н.Мицкевич, Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН) и, конечно же, Pseudoalteromonas elyakovii sp. nov., в честь Г.Б.Елякова – за вклад в развитие морской биотехнологии и микробиологии.
Несмотря на всевозможные сложности и дороговизну исследований (обязательно нужны секвенирование 16S рибосомной РНК, ДНК–ДНК-гибридизация, определение молярного процента Г + Ц в ДНК и другие дорогостоящие анализы), за прошедшее время в лаборатории микробиологии описано более 100 новых видов, около 40 родов и одно новое семейство морских микроорганизмов, и эта работа продолжается. Исследования сотрудников лаборатории микробиологии не остались не замеченными не только микробиологами нашей страны, но и международным научным сообществом. Опубликованные работы широко цитируются в мировой научной литературе.
Таким образом дело, начатое выдающимся ученым и организатором науки академиком Георгием Борисовичем Еляковым, успешно продолжается».
Вестник ДВО РАН. 2005. № 4