Кто обеспечивает биобезопасность в России?

Биологическая безопасность – одно из приоритетных направлений развития современной науки. Защита человека и природы от воздействия биологических факторов, сохранение биоразнообразия планеты, предотвращение биологических угроз и развитие систем мониторинга рисков – все эти вопросы сегодня как никогда актуальны и имеют глобальное значение. Насколько важны новые научные результаты и современные конкурентоспособные технологии в области биобезопасности, показало и распространение коронавирусной инфекции. В России исследованиями, призванными защитить человека и природу от биологических угроз, занимаются ученые ведущих университетов и научных центров. 

Сибирский федеральный университет

Исследования почвы как основы всего аграрно-промышленного комплекса проводят ученые СФУ совместно с биофизиками РАН. Сейчас, чтобы найти загрязнения почвы тяжёлыми металлами, пестицидами, компонентами удобрений и принять оперативные меры по их устранению, массово используют биотесты. Например, проверяют загрязнение воды или почвы при помощи простых организмов — бактерий, водорослей или рачков-дафний. Но точность таких биотестов невысока.

В СФУ предлагают тесты, в основе которых – ферменты, а не живые организмы.  В случае подавления ферментативных реакций, отвечающих за различные функции организма (дыхание, свечение и т.д.), тест-системы делают заключение о наличии токсических веществ в почве. Результат получается более точным, чем при использовании классических методов биологического анализа. 

«Разрабатываемые нами ферментативные тесты включают в себя плюсы химических и биологических методов анализа и служат «мостиком» между ними, дополняя арсенал аналитических инструментов, с помощью которых мы будем лучше понимать процессы, происходящие в почве, и сможем сделать нашу жизнь более безопасной», - рассказывает Елизавета Колосова, инженер кафедры биофизики СФУ, сотрудник лаборатории биолюминесцентных биотехнологий.

Говоря об актуальности проводимых исследований, Елизавета отмечает, что сегодня почва требует особенно тщательного и всестороннего изучения различными методами в комплексе: «Это невероятно сложный живой «организм», от состояния и качества которого зависит жизнь и здоровье растений, животных и человека».

Дальневосточное отделение Российской академии наук 

Изучением почвы занимаются ученые Федерального научного центра Биоразнообразия ДВО РАН. В отличие от своих коллег из СФУ исследовательская группа ДВО РАН изучат процессы трансформации почв для повторного использования в сельском хозяйстве. Старший научный сотрудник отдела лесных и почвенных ресурсов Максим Бурдуковский отмечает, что эти процесс малоизучены на Дальнем Востоке. При этом регион благоприятен для развития аграрного сектора.  

 «Истощение почв стало большой проблемой стран–поставщиков сельскохозяйственной продукции на мировой рынок. Несколько лет назад мы заинтересовались проблемой брошенных полей, которые многие годы не используются под выращивание сельхозпродукции. Выведение земель из залежного состояния в пашню становится общемировой тенденцией, поскольку это менее затратно, чем освоение новых территорий, которое требует больших капитальных вложений. Я сейчас занимаюсь исследованием почв постагрогенных сукцессий, в том числе подверженных частым пожарам, чтобы оценить их продуктивность и качество, пригодность для использования, а также разработать рекомендации по введению в сельскохозяйственный оборот с учетом агрохимически, биологически и экологически оптимальных концентраций основных элементов питания. Я уверен, результаты нашего исследования станут основой для внедрения новых методов и технологий эффективного освоения и использования залежных земель», - делится молодой ученый.

Кроме того, ученые ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН исследуют паразитических червей парагонимусов, возбудителей заболевания парагонимоза у людей и животных. При ларвальном парагонимозе возбудители на стадии личинки остаются живыми и очень подвижными, паразитируют в серозной полости, мышцах, диафрагме и других внутренних органах, с большим количеством клинических проявлений. Отличительной чертой парагонимоза является склонность к генерализации и имитации клинической картины злокачественных новообразований.

Также исследовательские группы ДВО РАН ведут эколого-вирусологический мониторинг инфекций в популяциях диких птиц и летучих мышей на территории юга Дальнего Востока. 

«Дикие птицы и летучие мыши являются главными звеньями в распространении вирусных заболеваний в популяциях других видов животных. Контроль зараженности птиц и летучих мышей позволяет предупредить и предотвратить дальнейшее распространение вирусной инфекции с высокими индексами контагиозности», - рассказывает ведущий инженер лаборатории вирусологии Дунаева Мария.

Томский политехнический университет 

Вопросом безопасности сельхозкультур и исследованиями в области пищевой безопасности занимаются ученые ТПУ. Инженер Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Асемгуль Исемберлинова вместе с командой ученых работает над проектом «Обработка семян пшеницы с использованием импульсного электронного ускорителя». Цель проекта – разработать технологии обеззараживания семян злаковых культур с помощью электронных пучков. 

«Как сохранить пищу — глобальный вопрос на протяжении всей нашей истории. И даже в наши дни заражение сельхозкультур микроорганизмами ежегодно приводит к экономическим потерям. В арсенале есть традиционные способы обработки и сохранения качества продуктов — охлаждение, заморозка, пастеризация, консервирование и сушка. Но они не всегда подходят. Альтернативный подход — обработка с помощью ионизирующего излучения, например, электронных пучков. Мы предлагаем использовать мобильные импульсные ускорители. Такие ускорители более безопасны по сравнению с источниками ионизирующего излучения на основе изотопов. А еще они могут быть компактнее, чем непрерывные электронные ускорители того же уровня энергии электронов», - рассказывает Асемгуль. 

В ходе экспериментов ученые получили новые данные о зависимости показателей посевных качеств семян пшеницы от дозы и кинетической энергии электронов. 

«Важно было определить критические значения доз и энергии электронов пучка, не приводящие к ухудшению всхожести и энергии прорастания, а также значения, приводящие к стерилизации семян. Полученные результаты будут играть решающую роль при разработке установок для практического использования», - отмечает Асемгуль.

Исследования показали, что обработка электронными пучками помогает обеззараживать семена пшеницы в том числе от патогенных грибов, некоторые виды которых могут быть опасны для человека и животных. 

ТюмГУ 

В Тюменском государственном университете с 2017 года существует Институт экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO). В Институте осуществляются научные разработки, реализуются программы магистратуры и аспирантуры, а также апробируются новые технологии и внедряются в практику сельского и лесного хозяйства. Исследования научных сотрудников X-BIO затрагивают области микрофлюидики, химии природных соединений, растениеводства, биологии почв, микробиологии и антимикробной резистентности, энтомологии, акарологии, фитопатологии и защиты растений.

Денис Казаков – младший научный сотрудник лаборатории антимикробной резистентности Института X-BIO. Он работает над проектом «Экология летучих мышей - потенциальных резервуаров и векторов возбудителей опасных заболеваний человека». Свои исследования молодой ученый с соавторами проводит на эпидемиологически значимых территориях в местах массовых скоплений летучих мышей – в крупных карстовых пещерах Восточной Сибири. 

Впервые для азиатской части России Денис с соавторами описал явление сворминга – это временная и массовая концентрация летучих мышей у входов в пещеры в конце лета - начале осени. Именно во время сворминга может происходить кросс-инфицирование патогенами внутри популяций рукокрылых. До недавнего времени это явление было известно только для летучих мышей Европы и Северной Америки. 

«Помимо распространения патогенных микроорганизмов, вирусов или бактерий, второй аргумент в пользу значимости исследований рукокрылых заключается в том, что они – практически единственные регуляторы численности ночных насекомых, среди которых огромное количество вредителей сельского, лесного хозяйства», - отмечает Денис. 

Северный Арктический федеральный университет

Ученые САФУ им. М.В. Ломоносова разрабатывают эталонные образцы для точной оценки загрязнения окружающей среды. Для этого они изучают методики определения липофильных загрязнителей (полихлорированных бифенилов и пестицидов) в рыбе и морепродуктах с использованием сертифицированного стандартного образца и ферментного препарата. 

«В России сертифицированного стандартного образца рыб нет. В настоящий момент в качестве эталонных образцов применяется растительная матрица. Есть зарубежные аналоги, но они достаточно дорогостоящие и имеют ограниченный перечень контролируемых веществ», - рассказывает о своем проекте Юлия Варакина, инженер лаборатории арктического биомониторинга. - «Предложенная нами стадия ферментативной пробоподготовки позволит усовершенствовать сертифицированные стандартные образцы с учетом природы биоматериала, а также позволит определять не только перечень основных, но и новых контаминантов на низких уровнях содержания в образцах». 

Сертифицированный стандартный образец будет востребован научно-аналитическими центрами, ветеринарными лабораториями, Роспортребнадзором, ВНИРО, предприятиями тралового флота, а также контролирующими органами регионов.

Представленные проекты – это лишь малая часть исследований, которые проводят российские ученые в области биобезопасности. Свой вклад в защиту человека и природы также вносят исследовательские группы ИБХФ РАН, УлГУ, КарНЦ РАН, МФТИ, КемГУ, КФУ им. Вернадского, РГУ им. Косыгина и других университетов и научных организаций.

Источник: Министерство науки и высшего образования РФ