Наука в окуляре микроскопа
Каждая из четырех кафедр института биологии ТюмГУ может похвастаться несколькими направлениями работы, по которым защищены на «отлично» кандидатские и докторские диссертации. Их объединяет одно — они связаны с экологией нашего края.
РАСТИ, РЫБКА — БОЛЬШАЯ И МАЛЕНЬКАЯ
В подвале института биологии находится мини-ферма для разведения рыбы. Не селедки или хека, которыми можно было бы кормить студентов, а вьюнов (это пресноводные карпообразные) и некоторых представителей рода сиговых, например, муксуна. Попадают эти рыбки, конечно, не в тарелку, а на лабораторный стол исследователям кафедры зоологии и эволюционной экологии животных.
— Мы изучаем, что происходит с живым организмом под воздействием какого-либо фактора, как правило, — негативного. Например, нефти или фенола — это одни из самых распространенных загрязнителей на нашей территории, -рассказывает ассистент кафедры Екатерина Ефремова. — В частности, меня интересует воздействие фенола на формирование половой системы. Если говорить о практической стороне дела, то фенол выбрасывают в воду вместе с отходами многие заводы, работающие на Севере. Исследования показывают, что сокращение количества муксуна в реках может быть связано с нарушениями системы размножения этого вида рыбы, возникающими под воздействием фенола.
Впрочем, на данный момент в рыбоводном модуле сухо, и никто не плавает — ни муксун, ни быстро размножающийся (чем и ценен) вьюн.
— Мы уже заказали икру, ее скоро привезут, — поясняет Ефремова. — Но полностью сформируются наши рыбки только в апреле-мае. У сиговых очень долгий процесс развития из малька во взрослую особь. Будущие самцы определяются со своей половой принадлежностью только на седьмой-восьмой месяц жизни, самки — на четвертый-пятый.
… Как же ученые определяют, чем рыба, плавающая полгода в феноле, отличается от той, что жила в чистой воде? Один из основных методов — изучение строения тканей живых организмов под микроскопом. Но если просто отрезать от подопытной рыбы кусочек и положить его на предметное стекло, результат окажется не слишком выдающимся. Из участка ткани, который должен быть подвергнут изучению, нужно приготовить препарат: сделать тонкий срез кусочка органа или ткани, окрасить его специальным красителем, заключить в консервирующую среду, поместить на предметное стекло микроскопа и покрыть покровным стеклом.
— Процедура создания препарата, который можно было бы рассматривать в световой или конфокальный (обладающий большим контрастом) микроскоп, очень трудоемкая и занимает много времени, -рассказывает Екатерина Ефремова. — Когда для института закупили специализированную аппаратуру, позволяющую готовить препараты значительно быстрее и проще, это ускорило ход исследований и облегчило нам задачу.
Назначение каждого из дорогостоящих агрегатов, которыми заставлена лаборатория кафедры зоологии, человек неподготовленный ни за что не угадает. Но для Екатерины Ефремовой они — лучшие друзья и помощники. Этот заливает объект парафином, вон тот — окрашивает получившийся препарат специальным составом и накрывает покровным стеклом (может обработать до четырех сотен препаратов за раз).
ГЕНЕТИКА НА ГРАНИ ФАНТАСТИКИ
Чистота, стерильность, аппараты неизвестного назначения и множество микроскопов в учебных кабинетах — то, чем занимаются на кафедре экологии и генетики, объяснить простыми словами совсем не просто! Например, проводят эколого-генетический мониторинг растений, рыб и животных в районах с разным уровнем загрязненности отходами производства. Выясняют, какие факторы приводят местную флору и фауну к мутации, и чем эта мутация чревата. Ищут вещества, обладающие антимутагенным эффектом. В общем, — следят за тем, как изменится природа Тюменской области под воздействием человека, и ищут возможности это воздействие минимизировать.
— Если говорить о прикладных аспектах, то нас активно задействовали в сельскохозяйственной сфере, — рассказывает старший преподаватель кафедры Олег Трофимов. — Не так давно наши специалисты смогли создать метод, позволяющий диагностировать у крупного рогатого скота такое опасное заболевание, как лейкоз. К сожалению, на людей метод не распространяется. Мы начинали проводить исследования, работая с раковыми клетками человека, но с получением материала для опытов возникла проблема — онкологическому диспансеру не совсем удобно с нами сотрудничать в техническом плане.
Кроме того, значительных успехов достигли наши паразитологи — они занимались заболеваниями пчел. Общеизвестно, сколько хлопот профессиональным пасечникам доставляет одноклеточный паразит — нозема. Заражение им приводит не только к ухудшению качества меда, но и к гибели пчелиных семей.
… Кроме того, на кафедре действует так называемый Центр биотехнологии и генодиагностики. Благодаря имеющейся в нем аппаратуре, научные сотрудники и даже студенты (под присмотром преподавателей, конечно) могут работать с основой генотипа живых существ — ДНК и РНК. Умная техника позволяет воспроизводить полимеразную цепную реакцию, а значит — диагностировать многие наследственные и инфекционные заболевания, и даже проводить генетические анализы на установление отцовства.
— Правда, мы пока не аккредитованы на подобного рода практику, и выданное нашей лабораторией заключение не будет иметь юридической силы, но мы над этим работаем, — поясняет Олег Трофимов.
ХИЩНЫЙ ЦВЕТОК ОТ КОЛБАСЫ НЕ ОТКАЖЕТСЯ
Гордость кафедры ботаники, биотехнологии растений и ландшафтного дизайна — уникальный гербарий. Старейшие экспонаты были собраны сотню лет назад! Например, экземпляр вероники широколистной датируется 1913-м годом.
— Она росла на берегу нынешнего Липового озера. Найти там это растение сегодня практически невозможно, — рассказывает заведующая кабинетом гербария Лидия Косолапова. — Ценность таких старых растений велика -современная техника позволяет по одному листочку определить, какова была экология в то время и в том месте, где оно росло, и сравнить с сегодняшней ситуацией.
Там же в гербарии можно полюбоваться на хищные растения, живущие в наших широтах: росянку, питающуюся насекомыми, и пузырчатку, предпочитающую всевозможный зоопланктон.
— Интересно, как росянка определяет, что за пища прикасается к ее железистым волоскам, — восхищается Лидия Косолапова. -Наши студенты ставят такой опыт: осторожно кладут ей кристаллик сахара — никакой реакции. Такое она не ест. А если положить малюсенький кусочек белковой пищи, например, колбасы — растение среагирует немедленно. В принципе, росянку можно содержать даже в домашних условиях, если сделать теплицу, которая обеспечит необходимое количество тепла, света и влажности. И ловить насекомых, чтобы накормить хищницу, не придется.
… Как отметила заведующая кафедрой Нина Бомэ, ботаники тюменского института биологии имеют уникальную коллекцию генофонда культурных растений — почти две тысячи образцов заморожены и хранятся при температуре минус 80 градусов.
— Часть наших образцов — экспонаты знаменитой коллекции из НИИ растениеводства имени Вавилова. Редчайшие экземпляры, которые могут в будущем сослужить неоценимую службу селекционерам, — рассказывает Нина Бомэ. — Некоторые из них уже не встречаются в природе, и такое хранение — единственная надежда их возродить. Впрочем, мы и сегодня работаем с ними. Например, проверяем на устойчивость к климату наших широт.
КОМУ НА СЕВЕРЕ ЖИТЬ ХОРОШО?
Почему мамы и папы, в свое время уехавшие на постоянное место жительства в Новый Уренгой, Нижневартовск или Салехард, хотят, чтобы их дети жили южнее, в той же Тюмени, например? Ответ на этот вопрос можно найти на кафедре анатомии и физиологии человека и животных.
— Одно из главных направлений нашей научной работы — это изучение адаптационного потенциала людей, живущих не Севере, -рассказывает заместитель заведующего Виталий Дубровский. — Согласитесь, для нашей области эта проблема очень актуальна! Например, исследователям уже удалось выяснить, что дети тех, кто переехал жить в холодный климат из более теплого, вовсе не рождаются приспособленными к его тяжелым условиям. Напротив, их иммунитет оказывается ослабленным и еще менее подходящим для Севера. В связи с этим сотрудники кафедры разработали ряд рекомендаций.
Впрочем, биохимики кафедры занимаются и другими, не менее интересными вопросами. Например, Татьяна Моисеенко исследует содержание ионов тяжелых металлов в экосистеме северных регионов. А группа ее коллег изучает вещества, выделяющиеся в организме при стрессе и влияющие на работу сердца, — регуляторы натрий-калиевого обмена.
… Моя экскурсия по институту биологии Тюменского госуниверситета длилась три с половиной часа, но увидеть и узнать удалось лишь самую верхушку этого айсберга. Масса интересного осталась «за кадром», и я надеюсь, что «Тюменский курьер» еще вернется в стены этого учебного заведения.
***
фото: Олег Трофимов;Екатерина Ефремова на рыбной ферме.