LIBRARY.UA - цифровая библиотека Украины, репозиторий авторского наследия и архив

Зарегистрируйтесь и создавайте свою авторскую коллекцию статей, книг, авторских работ, биографий, фотодокументов, файлов. Это удобно и бесплатно. Нажмите сюда, чтобы зарегистрироваться в качестве автора. Делитесь с миром Вашими работами!

Libmonster ID: UA-2194

поделитесь публикацией с друзьями и коллегами
Заглавие статьи ПРИОРИТЕТЫ БИОЛОГИИ
Автор(ы) ВЛАДИМИР ШУМНЫЙ
Источник Наука в России,  № 5, 2007, C. 64-71

Академик Владимир ШУМНЫЙ, Институт цитологии и генетики, председатель Объединенного ученого совета по биологическим наукам СО РАН

До 1957 г. в Западно-Сибирском филиале АН СССР действовали всего два биологических института - Медико-биологический и Центральный Сибирский ботанический сад. Сегодня в составе СО РАН их одиннадцать: пять в Новосибирске, два в Красноярске, по одному в Иркутске, Кемерово, Улан-Удэ, Якутске. Каков же круг важнейших проблем, над которыми работают их коллективы?

Биологические ресурсы Сибири огромны и чрезвычайно значимы для нашей страны. Они не менее важны, чем располагающиеся здесь минеральные. Но интенсивно используя мелеющие запасы нефти и газа, мы мало что делаем для рационального использования возобновляемых ресурсов, прежде всего лесов. А между тем именно они при соблюдении научно обоснованных норм эксплуатации и глубокой переработки древесины в длительной перспективе могут стать более значимыми, чем упомянутые энергетические источники сырья вместе взятые. Ведь зеленые массивы занимают в регионе примерно 300 млн. га, являясь прежде всего мощным компонентом биосферы Земли, - они продуцируют кислород, регулируют баланс углерода, непосредственно влияют на климат, а в итоге опосредованно влияют на общее "здоровье" планеты, ее "среднюю температуру". Но поскольку это еще и промышленный объект (запасы древесины в этой части России составляют 35 млрд. м, хотя ежегодно вырубают около 100 млн. м3), то Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН (включен в состав СО АН СССР в 1959 г. и тогда же перебазирован из Москвы в Красноярск) уже многие годы ведет учет и мониторинг местных лесов*, в том числе и методами дистанционного анализа, составляет эксплуатационные прогнозы.


* См.: В. Сухих, В. Жирин. Из космоса леса видны лучше. - Наука в России, 2007, N 3 (прим. ред.).

стр. 64


Очень важны и другие ресурсы - растительные*, животные, почвенные. В комплексе они представляют собой единую экосистему, географически расположенную в самых экстремальных условиях (зона вечной мерзлоты занимает около 35% территории этого региона), и потому очень ранимую, требующую непрерывного контроля, особенно при наблюдающихся изменениях климата и усилении антропогенной нагрузки. Биологический потенциал во всем его разнообразии нужно не только использовать, но и воспроизводить в лучшем виде, т.е. по законам природы, опираясь на достижения ученых. Иначе есть шанс оставить после себя непригодную для жизни пустыню.

Одна из важнейших задач институтов СО РАН - постоянный мониторинг биоресурсов в меняющихся условиях, их прогнозные оценки и технологии использования. Например, в Сибири под сельское хозяйство, прежде всего для животноводства, пригодны до 200 млн. га (сегодня из них занято менее 15%). Но это не значит, что их нужно распахивать, провоцируя тем самым экологическую катастрофу, ибо здешние лесостепи и степи могут служить эффективной кормовой базой для крупного рогатого скота и овец, что исстари практиковали переселенцы из европейской части России.


* См.: В. Седельников. Растительный мир Сибири. - Наука в России, 2006, N 3 (прим. ред.).

стр. 65


Лесной ресурс Сибири.

стр. 66


Распределенные по всей территории Сибири профильные институты СО РАН выполняют важнейшую функцию - контролируют состояние элементов сложнейшего природного комплекса, их участие в поддержании стабильности биосферы. К сожалению, увлекаясь передовыми идеями современного естествознания, мы порой недооцениваем эту часть фундаментальной научной деятельности, хотя, конечно, очень важно развивать и новые направления в биологии. По значимости это вторая важнейшая задача, стоящая перед нашими институтами. Именно с их успехами связаны ожидаемые ответы на вызовы XXI в.: борьба с неизлечимыми пока болезнями, способы многократного увеличения продовольственного потенциала в связи со стремительным ростом населения планеты, предотвращение глобального экологического загрязнения, обеспечение биобезопасности, поиск альтернативных энергетических источников и др.

Не случайно еще на начальном этапе становления СО АН СССР были организованы специализированные по разным направлениям биологии институты: сначала Цитологии и генетики (расскажем о нем ниже), несколько позже - Биоорганической химии, в 2003 г. переименованный в Институт химической биологии и фундаментальной медицины (директор академик Дмитрий Кнорре, сейчас - академик Валентин Власов); в Красноярске - Биофизики (директор академик Иосиф Гительзон, ныне - член-корреспондент РАН Андрей Дегерменджи); в Иркутске - Физиологии и биохимии растений (директор член-корреспондент АН СССР Федор Реймерс, затем - член-корреспондент РАН Рюрик Саляев, ныне - доктор биологических наук Виктор Войников).

А теперь вернемся к основанному в 1957 г. Институту цитологии и генетики (ИЦГ) СО АН СССР. Тогда его возглавил член-корреспондент АН СССР (с 1966 г. академик) Николай Дубинин. Если учесть, что в нашей стране предшествовавшие 20 лет генетика как наука фактически пребывала под запретом, то перед этим учреждением были поставлены чрезвычайно трудные по тому времени задачи: развернуть исследования по всем основным направлениям классической генетики, в том числе и для демонстрации эффективности ее методов, начать подготовку молодых специалистов на базе Новосибирского государственного университета.

Мы развивались в крайне сложных условиях, поскольку оказались первым официально утвержденным институтом генетического профиля еще во времена доминирования идей академика Трофима Лысенко, отрицавшего хромосомную теорию наследственности и преследовавшего ее сторонников. Дубинину довелось проработать директором-организатором всего два года - в ноябре 1959 г. он был снят с должности по личному указанию Первого секретаря ЦК КПСС, Председателя Совета Министров СССР Никиты Хрущева как последователь "идеалистических", с точки зрения Лысенко и его высоких покровителей, идей немецкого зоолога и эволюциониста Августа Вейсмана и американского биолога Томаса Моргана (нобелевский лауреат 1933 г.).

После Дубинина директором назначили его заместителя Дмитрия Беляева (с 1964 г. член-корреспондент АН СССР, с 1972 г. академик), на плечи которого легли все заботы по сохранению и развитию тогда еще только складывавшегося научного учреждения. Дмитрий Константинович возглавлял Институт более четверти века, вывел его в число передовых в своей области как в нашей стране, так и в мире. Реализация первоначально задуманного была сопряжена с большими трудностями. Вплоть до 1964 г. ИЦГ атаковали разного уровня комиссии с целью его закрытия или переориентации на догмы Лысенко. Устоять директору и молодому коллективу удалось лишь благодаря мощной поддержке основателя СО академика Михаила Лаврентьева и его

стр. 67


Новый метод получения вакцин для защиты от гриппа, разработанный в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН.

коллег - видных математиков, физиков, геологов, химиков*. Мы всегда будем благодарны им за это.

Все изначально поставленные задачи за прошедшие десятилетия в основном выполнены, а в области фундаментальных исследований получены результаты мирового уровня. Приведу несколько примеров.

Дмитрием Беляевым и Людмилой Трут (ныне доктор биологических наук) создана модель доместикации (одомашнивания) животных. Отбор по поведению (спокойное отношение и контакт с человеком) выявил огромные запасы изменчивости. Так, за 50 поколений (50 лет) на примере лисиц удалось воспроизвести доместикацию, особенно ее первый этап, для реализации которого в естественных условиях понадобились тысячелетия. Сегодня эта модель востребована отечественными и зарубежными учеными разных направлений - от молекулярных биологов до эволюционистов, ибо позволяет детально изучать механизмы поведения животных.

В другом цикле работ Института доктор биологических наук Ия Кикнадзе с сотрудниками при широкой международной кооперации исследовали хромосомные перестройки у одного из видов комаров (хирономуса) на разных континентах. Сделан глобальный вывод, что именно инверсии (переворот части хромосомы на 180°) и транслокации (перемещение одной ее части на другую) играют существенную роль в видообразовании не только насекомых, но и других живых существ, поскольку меняют порядок расположения генов в хромосомах.

Существенные результаты достигнуты нашими сотрудниками в области молекулярной и общей цитогенетики животных и растений. Так, у злаковых получены уникальные замещенные и дополненные линии. Скажем, отдельные хромосомы в геноме пшеницы были замещены на выделенные из ржи, что усилило зимостойкость, солеустойчивость, повысило содержание белка в зерне пшеницы.

Методами биоинженерии в нашем Институте реализованы технологии, позволяющие переносить отдельные хромосомы или даже их части от одного вида растений или животных к другому, создавая тем самым уникальный генетический материал по многим признакам (об этом скажем ниже).

Доктором биологических наук Александром Графодатским с коллегами по итогам расшифровки генома человека проведена локализация (наложение) проб его хромосом на хромосомы 45 представителей всех отрядов млекопитающих, что позволило идентифицировать гомологичные (сходные) участки этих элементов наследственности, сравнив их затем с подобными структурами у Homo sapiens. Таким образом, впервые реконструирована наиболее вероятная структура генома предка млекопитающих, что очень важно для понимания эволюции видов.

Результаты мирового уровня в области молекулярной цитогенетики получены у нас академиком Игорем Жимулевым при исследовании хромосом классического объекта - мушки дрозофилы. У нее открыт новый ген, контролирующий репликацию (самовоспроизведение) ДНК хромосом. При изучении его действия показано: "молчащие районы" ДНК, а это значительная часть генома, состоят из уникальных генов, собранных в кластеры по принципу скоординированности их работы. И когда в процессе развития поступает сигнал, молчащие кластеры генов начинают активно работать, их молчание временное.

Стремительно развивается в мире генная инженерия, особенно, как уже упоминалось, технологии переноса отдельных генов от одного организма к другому незави-


* См.: Н. Добрецов. Первое региональное. - Наука в России, 2007, N 4 (прим. ред.).

стр. 68


Реконструкция наиболее вероятной структуры 45 видов из отрядов млекопитающих (генома предков млекопитающих).

симо от их родства, соответствующего систематике. Это открывает огромные возможности для изучения работы генов и создания уникальных моделей для объяснения механизмов их функционирования. Для убедительности приведу два примера успехов наших специалистов.

Доктор биологических наук Николай Дыгало с сотрудниками сумели заблокировать ген, отвечающий за число рецепторов норадреналина*. Тем самым удалось повысить экспрессию другого гена - контролирующего синтез фермента, индуцирующего процесс апоптоза (генетически запрограммированной смерти, "самоубийства" клеток). Эти эксперименты свидетельствуют о возможности регуляции активности генов, вплоть до выключения отдельных из них. Сегодня во многих лабораториях мира на примере мышей созданы тысячи так называемых нокаутных линий - с помощью специальных технологий у них выключены отдельные гены и изучаются последствия их "молчания".

В лаборатории гетерозиса** растений, руководимой автором данной статьи, созданы трансгенные формы, в которые введены чужеродные гены (в основном человека), контролирующие синтез белков медицинского назначения, интерлейкинов (факторов взаимодействия между лейкоцитами) и других структур, обладающих антигенными свойствами и стимулирующих наработку антител. Такие растения могут служить продуцентами иммуностимулирующих белков или альтернативных вакцин.

Надо сказать, расшифровка геномов многих видов организмов сопровождалась стремительным ростом (на порядки) объема ранее неизвестного биологам фактического материала, а его анализ потребовал разработки новых информационных технологий и программ. И в Сибири активное взаимодействие биологов и математиков (созданная в Новосибирске в 1960-х годах школа члена-корреспондента АН СССР Алексея Ляпунова) способствовало рождению нового направления - биоинформатики. Ныне оно развивается в ряде соответствующих институтов, прежде всего у нас. Так, член-корреспондент РАН Николай Колчанов с сотрудниками выдвинули теорию генных сетей, т.е. последовательного участия многих генов в реализации самых разных жизненных функций как на уровне целого организма, так и клетки. Пионерские исследования этих сложнейших процессов ведут и в других подразделениях СО РАН.

Скажем, в Институте химической биологии и фундаментальной медицины впервые предложили методы геннаправленных воздействий на заранее избранные участки ДНК (академики Дмитрий Кнорре и Валентин Власов, доктор химических наук Нина Гринева)***. Это учреждение - единственное в мире, где систематически исследуют структуры и функции рибосом человека - клеточных фабрик по производству белков. Например, доктор химических наук Галина Карпова с коллегами расшифровали строение ключевого функционального центра рибосомы человека - в нем происходит декодирование генетической информации. Обнаружены принципиальные различия в рибосомных белках.

В Институте ведут поиск и новых диагностических систем, и методов получения препаратов для медицины. На основе созданных здесь оригинальных катали-


* См.: В. Власов и др. Лекарства, адресованные генам. - Наука в России, 2005, N 5 (прим. ред.).

** Норадреналин - нейрогормон; образуется в мозговом слое надпочечников и нервной системе, где служит медиатором (передатчиком) проведения нервного импульса через синапс (прим. ред.).

*** Гетерозис - свойство гибридов первого поколения превосходить по жизнестойкости, плодовитости и др. признакам лучшую из родительских форм (прим. ред.).

стр. 69


Модель ДНК белкового взаимодействия, предложенная в Институте цитологии и генетики СО РАН.

заторов расщепления РНК разработан способ инактивации РНК вирусов, не повреждающий саму их поверхность. Освобожденные от опасной "начинки", последние могут служить основой эффективных вакцин. Опыты на животных показали: полученный таким методом противогриппозный препарат совершенно не токсичен и обладает большим защитным действием, чем традиционные аналоги. Кстати, описанный подход применим для получения вакцин, обеспечивающих защиту от любых РНК вирусов, - поиск в этом направлении ведет доктор биологических наук Марина Зенкова.

Ученые Сибири активно участвуют и в реализации крупных космических программ. Скажем, в Институте биофизики СО РАН в Красноярске под руководством академиков Ивана Терскова, Иосифа Гительзона, доктора биологических наук Генриха Лисовского еще в 70 - 80-е годы XX в. создали замкнутые системы жизнеобеспечения человека в длительных космических полетах, так называемые БИОСы. Одним из основных компонентов в них был растительный объект. В 90-е годы из-за финансовых трудностей работы пришлось приостановить, но в настоящее время к ним привлечено внимание как отечественных, так и зарубежных ученых, и эти исследования возобновлены уже на более современной основе.

Изучение космических и земных проблем взаимосвязано. Так, под руководством члена-корреспондента РАН Андрея Дегерменджи в Институте биофизики СО РАН развернуты оригинальные исследования по водным микроорганизмам, моделированию биосферной динамики углерода как результата процессов, происходящих на суше и в океане, включая рост сжигания топлива и исчезновение лесов. Эти модели очень важны, ибо связаны с экологическими последствиями человеческой деятельности. Расчеты показывают: если негативное влияние на природу в целом не уменьшится, то наметившиеся тенденции в изменении климата станут необратимыми примерно с 2050 г.

Но вернемся к собственно земной научной тематике. В Институте физиологии и биохимии растений СО РАН (Иркутск) достигнуты важнейшие результаты по устойчивости растений к экспериментальным факторам среды, прежде всего температурным. Показано, что термотолерантность их клеток в значительной степени зависит от структурно-функционального состояния митохондрий (своего рода энергетических систем), особенно дыхательной их цепи (член-корреспондент РАН Рюрик Саляев, доктора биологических наук Виктор Войников, Юрий Константинов). В этом же учреждении получены трансгенные растения томатов со встроенными конструкциями вирусов гепатита В и СПИДа, обладающими антигенными свойствами, стимулирующими образование антител. В перспективе они могут найти применение как съедобные вакцины против названных вирусных заболеваний (работа выполнена совместно с Государственным научным центром "Вектор"* членом-корреспондентом РАН Рюриком Саляевым и доктором биологических наук Сергеем Щелкуновым).

Приведенные примеры изысканий ряда институтов СО РАН свидетельствуют о широком диапазоне их работы в разных направлениях фундаментальной биологии. И очень важно сохранить баланс между данными исследованиями и изучением биоресурсов на огромной территории Сибири. Для осуществления этих двух задач на базе подразделений Отделения создана инфраструктура, представленная более чем 20 комплексными


* См.: Н. Красников. Научный "вектор" Сибири. - Наука в России, 2001, N 3 (прим. ред.).

стр. 70


стационарами, расположенными по всему региону, - в них проводят ботанические, зоологические, почвенные, лесные многолетние наблюдения. Президиум СО ежегодно утверждает программы их деятельности, финансово поддерживает экспедиции, виварии и ботанические сады, поощряет модернизацию необходимого оборудования. Но, к сожалению, сегодня в наших институтах не хватает высококвалифицированных специалистов, обеспечивающих эффективное использование современной техники. Для решения этой проблемы мы организовали центры коллективного пользования, где сосредоточены наиболее сложные приборы, а эксплуатируют их специально подготовленные сотрудники. Два таких центра действуют при институтах Цитологии и генетики и Химической биологии и фундаментальной медицины. Один из них - для микроскопических исследований, где представлены современные световые, люминесцентные, электронные и канфокальные микроскопы, другой - по секвенированию геномов.

Разумеется, все институты биологического профиля активно участвуют и в прикладных работах. Например, в нашем Институте создано около 40 запатентованных и районированных сортов и гибридов растений, выведены новые породы овец, окрасочные варианты норок и лисиц, разработаны лекарственные препараты, эффективные и экологически чистые стимуляторы роста растений, диагностические системы, модели патологий человека и т.д. Список можно значительно пополнить перечнем работ других институтов - это почвенные карты, атласы растений и животных, технологии лесопользования и т.д.

Однако, надо признать, прикладные результаты остаются сегодня зачастую невостребованными. В этом нет вины ученых, просто пока отсутствует четкая система продвижения подобных разработок до коммерческого продукта. Поэтому биологические институты в большинстве своем основное внимание сосредоточили на фундаментальных исследованиях. И это правильная стратегия, ибо решение в будущем крупных прикладных задач, в начале статьи названных вызовами XXI в., напрямую зависит от суммы накопленных знаний об эволюции живых систем.

И последний, но очень важный вопрос - о научных кадрах. Подготовка их сосредоточена главным образом в Новосибирском, а также в Томском, Красноярском, Иркутском государственных университетах и других вузах. Наиболее четко эта система отработана в Новосибирске - там максимально интегрированы образование и наука. Например, наш Институт - базовый для кафедр цитологии и генетики, физиологии, биоинформатики. Студенты 4 - 5-го курсов работают над дипломами в наших лабораториях. За это время есть возможность отобрать лучших из них в аспирантуру. Воспитанные в духе преемственности по отношению к тем, кто создавал десятилетия назад новые исследовательские подразделения, они, надеюсь, приложат все усилия для того, чтобы огромные биологические ресурсы Сибири и далее оставались под надежным научным сопровождением.

Orphus

© library.ua

Постоянный адрес данной публикации:

http://library.ua/m/articles/view/ПРИОРИТЕТЫ-БИОЛОГИИ

Похожие публикации: LRussia LWorld Y G


Публикатор:

Иван МилютинКонтакты и другие материалы (статьи, фото, файлы и пр.)

Официальная страница автора на Либмонстре: http://library.ua/SkyJack

Искать материалы публикатора в системах: Либмонстр (весь мир)GoogleYandex

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

ПРИОРИТЕТЫ БИОЛОГИИ // Киев: Библиотека Украины (LIBRARY.UA). Дата обновления: 05.07.2014. URL: http://library.ua/m/articles/view/ПРИОРИТЕТЫ-БИОЛОГИИ (дата обращения: 25.09.2017).

Комментарии:



Рецензии авторов-профессионалов
Сортировка: 
Показывать по: 
 
  • Комментариев пока нет
Свежие статьиLIVE
Публикатор
Иван Милютин
Харьков, Украина
829 просмотров рейтинг
05.07.2014 (1178 дней(я) назад)
0 подписчиков
Рейтинг
0 голос(а,ов)

Ключевые слова
Похожие статьи
Ключ к Тайне — имя Хеопс. The key to Mystery is the name of Cheops.
Каталог: Философия 
4 дней(я) назад · от Олег Ермаков
КРЫМ: КУДА ДРЕЙФУЕМ?
Каталог: Политология 
6 дней(я) назад · от Україна Онлайн
КРЫМ КАК ЗАБЫТАЯ ЖЕМЧУЖИНА
6 дней(я) назад · от Україна Онлайн
Прощай, "остров Крым"!
Каталог: География 
6 дней(я) назад · от Україна Онлайн
Заминированный Крым
Каталог: Журналистика 
6 дней(я) назад · от Україна Онлайн
Пошевели извилинами. Не ходил бы ты, Ванек, во юристы
Каталог: Военное дело 
6 дней(я) назад · от Україна Онлайн
Стаття обґрунтовує соціальну необхідність невідкладної розробки загальної програми щодо вжиття адекватних заходів для налагодження дієвого державного механізму протидії тіньовій економіці. Така програма повинна мати комплексний характер, оскільки її головним завданням має бути побудова антисистеми, яка протистоятиме вдало сконструйованій і налагодженій системі тіньової економіки. Рух у цьому напрямку слід розпочати з права, оскільки воно є формальним регулятором суспільних відносин і проголошує норми поведінки, зокрема й у сфері економіки.
Каталог: Право 
7 дней(я) назад · от Сергей Сафронов
Свавiлля у центрi столицi
Каталог: Политология 
7 дней(я) назад · от Україна Онлайн
Платон как Аполлон. Plato as Apollo.
Каталог: Философия 
7 дней(я) назад · от Олег Ермаков
Молодёжь, не ходите в секту релятивизма. Думайте сами. И помните, там, где появляется наблюдатель со своими часами, там заканчивается наука, остаётся только вера в наблюдателя. В науке наблюдателем является сам исследователь. Шутовству релятивизма необходимо положить конец!
Каталог: Философия 
10 дней(я) назад · от Геннадий Твердохлебов

ПРИОРИТЕТЫ БИОЛОГИИ
 

Форум техподдержки · Главред
Следите за новинками:

О проекте · Новости · Отзывы · Контакты · Реклама · Помочь Либмонстру

Украинская цифровая библиотека ® Все права защищены.
2014-2017, LIBRARY.UA - составная часть международной библиотечной сети Либмонстр (открыть карту)


LIBMONSTER - INTERNATIONAL LIBRARY NETWORK