Ирина Лагунина: В это время года целый ряд стран мира сталкивается с опасностью так называемых «красных приливов». Это явление связано с размножением водорослей, способных накапливать токсичные вещества. Это приводит к тяжелейшим отравлениям людей и животных. Биологи не только пытаются устранить причины вреда водорослей, но и найти виды водорослей, пригодные для использования в биотехнологиях. О том, чем могут быть опасны и чем полезны водоросли, рассказывает кандидат биологических наук, заместитель декана биологического факультета МГУ Галина Белякова.
С ней беседуют Ольга Орлова и Александр Марков.
Ольга Орлова: Галина Алексеевна, расскажите, пожалуйста, о феномене «красных приливов», с чем это связано, почему так сейчас обеспокоены этим?
Галина Белякова: Дело в том, что «красные приливы» вызывают водоросли, которые относятся к отделу денофитовых водорослей. Для них характерно то, что они способны не только сами фотосинтезировать, но и потреблять органические вещества. За счет этого у них есть преимущества перед другими организмами в тех водах, где воды загрязнены органическими соединениями, в массе могут развиваться денофитовые водоросли.
Александр Марков: Это одноклеточные водоросли?
Галина Белякова: Да, это одноклеточные, плавающие в толще воды. Название денофитовые от того, что они плавают, вращаясь. «Динос» означает вращение. Они когда плавают, они вращаются вокруг своей оси. Так вот эта динофитовая водоросль такая очень уникальная группа среди водорослей. Во-первых, и в цитологическом плане у них клетка устроена очень своеобразно, там своеобразное ядро, своеобразное деление, такое ядро, которого нет ни у кого из эукариот. Одно время даже думали, что это ядро промежуток между прокариотными организмами и настоящими эукариотными. Потом решили, что это настоящее эукариотное ядро. Но эти денофитовые водоросли по своей роли в природе очень важная группа. Во-первых, как они симбионты входят в рифообразующие кораллы. И эти все системы, они как раз благодаря этим водорослям существуют.
Александр Марков: Они внутри коралловых полипов живут.
Галина Белякова: То, что зооксантелы - это как раз речь идет о динофитовых водорослях. Это один феномен, который для них характерен. Второй феномен - это то, что свечение воды очень часто вызывают водоросли из этой группы. По крайней мере, если вы поедете на Черное море и увидите, как ночью вода будет светиться, причина этого цвечения на Черном море водоросли из денофитовых, лучесветка по-русски называется. Само название говорит о том.
Ольга Орлова: Это является признаком нарушение экологического дисбаланса?
Галина Белякова: Свечение воды - нет. А вот когда «красные приливы», связанные с тем, что эти водоросли выделяют токсины и эти токсины могут выделяться с одной стороны в воду, а с другой стороны накапливаться в фильтраторах, которые, фильтруя воду, животные накапливают в своем теле вот эти токсины этих водорослей.
Александр Марков: Мидии, например, устрицы.
Галина Белякова: И именно с этим связаны смертельные случаи, которые каждый год регистрируются в мире при потреблении морепродуктов, зараженных токсинами водорослей.
Ольга Орлова: Это значит, что эти морепродукты были добыты в местах «красных приливов». Почему так называют – красные?
Галина Белякова: Потому что действительно вода окрашивается в красный цвет за счет того, что там пигментов в каратеноидных клетках много и клетки такого красно-коричневого цвета. Но не всегда «красный прилив» бывает красного цвета. Вообще «красный прилив» - это массовое развитие динофитовых водорослей.
Ольга Орлова: То есть это скорее термин.
Галина Белякова: Скорее термин. Не всегда вода красного цвета и это приведет к тому, что в этой воде будут регистрироваться токсины. Образование токсинов - это не всегда видовая даже характеристика, а связанная с условиями и со штаммом водорослей. Если касаться нашей страны, то в Черном море в последние годы отмечены «красные приливы» в районе Геленджика, например. С другой стороны количество токсинов, которые эти штаммы вырабатывают, они не превышают той дозы, когда можно беспокоиться о том, что можно на этих плантациях, где выращивают мидии или ропаны, что эти животные будут заражены достаточной концентрацией токсинов, чтобы вызвать какие-то заболевания у человека. Хотя это не только человек страдает от этих «красных приливов». Считается, что причина, когда киты выбрасываются на берег, гибель дельфинов во многом связана с попаданием токсинов в воду, выделяемых этими водорослями. Дело в том, что у них токсины нескольких типов. Есть токсины, которые превышают действие яда кураре в несколько раз, и они действуют и на нервную систему, на мышечную, вызывают остановку дыхания, поражение нервной системы. Много, большая достаточно группа токсинов, которые вырабатывают динофитовые водоросли.
Александр Марков: И киты, и дельфины сходят с ума от этого?
Галина Белякова: Ориентацию теряют.
Александр Марков: Но это водоросли делают, надо полагать, не преднамеренно.
Галина Белякова: Нет, они непреднамеренно. Но к сожалению, человек, если дальше будет органическое загрязнение прибрежных вод, это дает возможность в массе развиваться динофитовым водорослям. Тем более, что у них в жизненном цикле могут образовываться цисты, которые могут в состоянии покоя несколько лет находиться и потом при благоприятных условиях прорастать и давать вспышку.
Ольга Орлова: Галина Алексеевна, не так давно в новостях были сообщения из Китая об обильных красных приливах в прибрежной зоне. Но там это явление, как сообщают китайские экологи, было связано с загрязнениями именно пресной воды, то есть с грязными сточными водами в реках. А где, в каких водоемах распространяются эти динофитовые водоросли, в России где наблюдают?
Галина Белякова: В Японском море у нас регистрируются такие «красные приливы». Водоросли живут в пресной воде, но окрашивание пресных вод в красный цвет, там есть другие причины. Во-первых, некоторые водоросли, есть виды, которые много накапливают картеноидов. Есть такой вид, который вызывает красное цветение луж. Та же, например, хламидомонада может вызывать красное цветение снега. Есть такой вид хламидомонада снежная, которая вызывает цветение ледников в горах. То есть зеленые водоросли, которые накапливают большое количество картеноидов. Причина, например, откуда название Красное море произошло. Там есть такая цианобактерия, она окрашена в красный цвет. В массовом развитии воды были красного цвета, отсюда и название Красное море. Но динофитовые не являются причиной таких красных приливов в пресных водоемах, все-таки речь идет о динофитовых, которые в морях обитают. В пресных водоемах основные возбудители таких заболеваний, связанных с образованием и попаданием токсинов – это цианобактерии. Кстати, есть динофитовые и есть цианобактерии, у которых есть общие токсины, одинаковые и одинакового действия.
Александр Марков: Цианобактерии – это зеленые скорее всего приливы.
Галина Белякова: Красное море красное из-а цианобактерии.
Ольга Орлова: Галина Алексеевна, давайте поговорим о диатомовых водорослях, они ведь играют огромную роль и в жизни людей и вообще в биосфере. Что это за одноклеточные такие, что, как говорят, даже каждый второй глоток, который делает человек, связан с диатомовыми.
Галина Белякова: Это не просто такой объект, громадная роль в биосфере, половина кислорода, который производят – это диатомеи. Они встречаются везде, по всему Земному шару, в любых водоемах и в почве можно найти, не только в воде. Но у них панцирь состоит из кремнезема, их называют драгоценные камни морей. Потому что в переводе драгоценный камень. У них клеточная стенка, которая сверху - это панцирь кремнеземный, как стеклянный. И между прочим, у водоросли очень мало секвенировано полного генома и, по-моему, третий или четвертый геном был секвенирован у одной из диатомей, а это связано ни с чем иным, а с поиском как можно в нанатехнологиях использовать диатомею для получения материалов с кремнием содержащих. Для этого используют губки. Сейчас любимый объект нанотехнологии. Очень много дет работ по использованию диатомеи в технологиях. Потому что кремень - это компьютерная технология, это обработка.
Александр Марков: Надо объяснить радиослушателям, кто не видел диатомеи, при большом увеличении это потрясающее зрелище, чрезвычайно ажурная, эти стеклянные раковинки.
Галина Белякова: Понимаете, здесь чем хороша, что эта коробочка с определенными заданными свойствами архитектурными. И она, если вы получите возможность синтезировать новую створку, она будет точно такая, как родительская, с теми же отверстиями на тех же самых местах. То здесь можно заданными свойствами получить крошечный чип. И есть работы в нанотехнологии, которые пытаются вместо кремния дать другие элементы и, например, получить титановую створочку.
Александр Марков: Чтобы диатомея сделала себе титановую рамку.
Галина Белякова: Причем с заданными свойствами.
Ольга Орлова: А где они обитают?
Галина Белякова: Диатомовые водоросли обитают везде. Любой водоем, который вы бы ни взяли, лужа, море, река, везде будут диатомеи. Есть диатомовые, которые живут в пресных, есть, которые в соленых живут.
Ольга Орлова: То есть у нас источник для бионанотехнологий находится вокруг нас?
Галина Белякова: Этот источник уже подобран на самом деле. Очень много идет сейчас работы.
Ольга Орлова: А в России какие-то лаборатории научные институты занимаются подобными исследованиями?
Галина Белякова: Да. Я недавно видела такой сборник Дальневосточной академии наук и там как раз по поводу диатомовых водорослей была работа.
Ольга Орлова: Их свойства исследовались?
Галина Белякова: Именно как возможность использования биологического синтеза на основе кремнезема. Тем более я говорю, что по геному секвенированному, а это как раз связано с тем, что искали белки. Там как раз очень интересно, как попадает кремнезем в клетку диатомеи, что ему не позволяет тут же полимеризоваться. А ведь не же не забивает клетку, не губит ее, а в таком количестве, что должен тут полимеризоваться. А клетка в итоге строит из него свою оболочку, которую потом выделяет поверх своего тела.
Александр Марков: Это довольно необычно для живых организмов скелет из стекла, из кремнезема. Большинство строит из других материалов, в основном из карбоната кальция или фосфат кальция, как у нас. А эти научились работать с кремнеземом.
Галина Белякова: Мало того, что они научились работать с кремнеземом, конечно, они прекрасно фотосинтезируют и производят кислород в больших количествах.
Ольга Орлова: А почему так произошло, зачем им понадобился кремнезем, почему им как людям нормально не использовать кальций?
Галина Белякова: Когда в воде было очень много кремнезема, было как раз благоприятно. А есть залежи такого материала, который называется диатомит - это как раз створки диатомовых водорослей. Его используют кто-то для компьютерных технологий, кто-то в строительстве. Говорят, что собор в Стамбуле Святой Софии купол из диатомита сделан, что он обладает такими свойствами, акустику великолепную для этого собора делает. А с другой стороны пасты зубные, которые с отбеливающим эффектом, очень часто туда как раз створки диатомовых, как абразивный материал, шлифовальный материал створки диатомовых тоже используют.
Ольга Орлова: Может быть вы еще вспомните интересные примеры биотехнологии, связанные с водорослями?
Галина Белякова: Сейчас очень популярный такой пример как поиск источников топлива. Как раз очень много с водорослями идет работ, с получением метана из водорослей. И в культуре с микроскопическими водорослями, чтобы при переработке получать метан. Работы идут во всем мире и в нашей стране.
