Единая информационная служба
+7 (8182) 21-61-00

Биогеография и бурые водоросли: ученые САФУ закрывают «белые пятна» Арктики

Биогеография и бурые водоросли: ученые САФУ закрывают «белые пятна» Арктики
09.02.2017
Биогеография и бурые водоросли: ученые САФУ закрывают «белые пятна» Арктики

8 февраля традиционно отмечается День российской науки, но свои подарки ученые САФУ получили еще в январе. В начале текущего года стало известно, что три научных проекта САФУ выиграли гранты Министерства образования и науки РФ в рамках конкурсной части государственного задания. В данном материале мы решили подробно написать про 2 исследования специалистов САФУ, отмеченных Минобрнауки РФ.

Константин Боголицын, заведующий кафедрой теоретической и прикладной химии. Проект «Антиоксидантный природный комплекс арктических бурых водорослей»

«Проект будет продолжением предыдущего исследования, которое было посвящено изучению компонентного состава бурых водорослей, произрастающих в западном секторе Арктики — в Баренцевом и Белом морях. Этот проект продолжался в течение трех лет. Для его реализации САФУ также выиграл конкурс Минобрнауки РФ. В результате химики университета доказали, что бурые водоросли — исключительный объект аквакультуры. Из них выделяют соединения, свойств которых нельзя достичь даже путем химического синтеза. Природа подарила человечеству культуру редкой ценности», — отметил Константин Григорьевич.

Немаловажен и тот факт, что по оценке биологов, по прошествии двух-трех лет, 70% заготавливаемых водорослей самовосстанавливаются. По словам Константина Боголицына, это дает право называть бурые водоросли почти неисчерпаемым ресурсом.

Напомним, что бурые водоросли содержат компоненты, обладающие медицинскими и фармацевтическими свойствами. Общеизвестно использование извлекаемых из водорослей альгинатов. Эти природные компоненты обладают непревзойденной способностью связывать тяжелые металлы (свинец, кадмий), токсические и радиоактивные вещества (стронций, цезий, барий, радий, плутоний), образуя с ними сложные комплексы. Альгинаты в кишечнике не перевариваются и не всасываются, поэтому, вещества, связанные с ними, свободно выводятся из организма.

Ученые САФУ обнаружили, что кроме альгинатов, в бурых водорослях содержатся и другие ценные вещества. Их концентрации в аквакультуре невелики, но при этом они являются эффективными и востребованными в плане медицинского и фармацевтического значения. К таковым относится комплекс жирных кислот — Омега-3-ненасыщенные жирные кислоты и Омега-6-ненасыщенные жирные кислоты. Например, кислоты Омега-3 необходимы для нормального развития человека.

Бурые водоросли также содержат комплекс аминокислот, который не встречается в подобных сочетаниях в зеленых или красных водорослях. Кроме того, исследователи университета обратили внимание на то, что клетчатка, содержащаяся в водорослях, обладает свойствами энтеросорбента. Это дает возможность применять ее для очищения организма и восстановления иммунитета.

Научные работы велись совместно со специалистами-медиками, которые оценивали многие свойства (противоопухолевые, бактерицидные и т. д.) водорослей.

«В предварительных исследованиях в водорослях обнаружена и полифенольная группа соединений. Проект, над которым будет идти работа, как раз нацелен на разработку методологии и методов выделения, идентификации, определения характеристик и свойств, а также оценки эффективности применения полифенольного комплекса арктических бурых водорослей как антиоксиданта фармакологического назначения. В течение трех лет мы должны показать перспективность этого направления. Таким образом, комплекс данных, полученных при первом исследовании и по результатам второго проекта, покажет приоритетные направления комплексной переработки биоресурсов с последующим внедрением результатов в практику», — рассказал о цели работы Константин Боголицын.

Над проектом будут трудиться аспиранты (группа из 5 человек), студенты-химики старших курсов, сотрудники ЦКП НО «Арктика». Что касается практического внедрения результатов исследований, то работа будет вестись совместно с участниками Биоресурсного кластера Архангельской области, представителями Архангельского опытного водорослевого комбината. Для оценки эффективности и возможности применения полученных веществ будут привлечены медицинские организации. По мнению авторов проекта, работа в подобном конгломерате даст положительный результат.

Иван Болотов, главный научный сотрудник САФУ. Проект «Эволюция и расселение животных в условиях экстремально холодного климата Арктики: комплексные исследования с применением маркеров митохондриальной и ядерной ДНК»

«Мы поставили себе задачу изучить обмен видами животных между территорией Евразии и Американским континентом. Как известно, в истории Земли случаются ледниковые периоды. При формировании, ледники „затаскивают“ в себя огромную массу воды и уровень мирового океана понижается. Это приводит к тому, что между континентами образуются сухопутные мосты, и один такой был в районе Берингии — Берингова пролива, который соединяет крайний северо-восток Евразии и крайний северо-запад Северной Америки. По этому мосту шел обмен фауной между двумя регионами. Поскольку оледенения происходили на Земле не раз, такой обмен также повторялся. Этот вопрос изучен крайне слабо из-за географической удаленности и труднодоступности данных территорий. Наш проект закроет это белое пятно», — рассказал о цели исследования Иван Болотов.

Проект предполагает участие ученых из Канады и США. Сейчас идет работа над созданием консорциума под эгидой САФУ. В него войдут представители исследовательских организаций, университетов, органов государственной власти Канады и таких штатов США, как Аляска и Орегон.

В июле 2017 года, на первом этапе работы по проекту, будет организовано масштабное исследование, в ходе которого ученые посетят пространства от Орегона до Аляски, затронув в своих изысканиях Британскую Колумбию и провинцию Манитоба. На август этого года запланирован выезд на северо-восток Азии. Объектом исследования станет Колымское нагорье и полуостров Камчатка.

«В итоге планируется получить принципиально новые данные, которые бы характеризовали Берингию. Рабочая группа также попытается датировать периоды понижения уровня моря», — отметил Иван Николаевич.

Что касается последующих исследований, то ученые будут тестировать и другой «мост» — Северо-Атлантический. Он проходил через север Европы, Исландию, Гренландию, в сторону острова Ньюфаундленд и полуострова Лабрадор. Исследователи также обобщат данные по обе стороны Атлантики и получат представление о расселении видов животных в регионе. Причем не только наземных, но и пресноводных. Как пример Иван Болотов привел обыкновенную жемчужницу — моллюска, населяющего чистые пресные ручьи и реки многих стран Северного полушария. По генетическим данным, моллюски, что живут в Северной Америке и на севере Европы (Россия, Норвегия, Финляндия) не имеют различий. Ученые хотят уточнить такие моменты и по другим видам живых существ.

Экспедиции позволят собрать материал и своими глазами увидеть «бэкграунд» этих природных процессов, что важно для ученого. В лабораториях же пройдет следующий этап работы — сортировка материала, его углубленные исследования — морфологические, молекулярно-генетические и так далее. Лабораторные исследования позволят получить исходный материал для проведения моделирования на суперкомпьютерах. В результате полноценного исследования полученных образцов, по обе стороны Берингова пролива будут получены массивы информации, насчитывающие десятки тысяч параметров. Эти гигантские объемы данных будут использованы для создания моделей, статистически характеризующих взаимодействие групп животных между участками континентов за выбранный момент времени. Этот процесс потребует огромных вычислительных мощностей. В САФУ есть небольшой вычислительный кластер, плюс будут задействованы мощности суперкомпьютерного центра в Сан-Диего (США). Данный комплекс позволяет достаточно быстро проводить расчеты — средняя модель считается в течение месяца.

Результаты исследований важны для реконструкции истории формирования животного мира на двух континентах. Это будет новый вклад в фундаментальную науку.

Проектом занимается команда, которая давно уделяет внимание фундаментальным проблемам экологии и биогеографии. Среди участников проекта — зоологов и биогеографов — Борис Филиппов, проректор САФУ по научной работе, доктор биологических наук. Исследование предполагает участие студентов и магистрантов. В проекте будет задействован и Виталий Спицын, аспирант САФУ, лауреат премии РАН за свои исследования в области общей биологии. Состав проекта разнороден в плане ученых. Это связано с тем, что биогеографическая реконструкция будет надежней при использовании максимального количества различных животных: моллюсков, бабочек, жуков и других.

«Итогом наших исследований будет набор моделей, характеризующих взаимодействие фауны Евразии и Северной Америки. Кроме того, мы покажем, что в САФУ проводятся фундаментальные исследования по очень сложной проблеме — молекулярной биогеографии — на мировом уровне. Немаловажен и момент, что университет в этой области исследований выступает как лидирующая организация, которая объединяет научные структуры Канады и США. Таким образом, нам интересно показать университет лидером арктических исследований в контексте биогеографических реконструкций и суперкомпьютерного моделирования этих процессов», — прокомментировал планируемые результаты трехлетней работы Иван Болотов.

Возврат к списку