К ТАЙНАМ КЛЕТКИ
Беседовала Г.Киселева.
|
Федор Эдуардович РЕЙМЕРС -- биолог, ботаник, специалист в области
физиологии растений. В течение пятнадцати лет был директором
Биологического института ВСФ, переименованного в 1967 году в
Сибирский институт физиологии и биохимии растений. До этого, с
1950 по 1961 годы, заведовал биологическим отделом
Восточно-Сибирского филиала АН СССР.
|
|
Директор Института физиологии и биохимии растений
член-корреспондент Рюрик Константинович САЛЯЕВ -- один из тех,
кто причастен к становлению биологической науки в Иркутске.
Воспитанник ленинградской школы приехал в Иркутск 36 лет назад,
когда только начинали формироваться основные направления
исследований института. Он возглавил изучение физиологии
растительной клетки, создал школу, которая скоро стала известна
всему миру как "школа сибирских физиологов растительной клетки".
Сегодня в нее входят полтора десятка только докторов наук. С 1976
года Рюрик Константинович Саляев -- директор СИФИБР.
Какие исследования определили развитие института в первые и
последующие годы работы научного коллектива? Об этом рассказывает
член-корреспондент Р.Саляев.
КЛЕТОЧНОЕ ПРОСТРАНСТВО СДЕЛАЛО ВИДИМЫМ... ЗОЛОТО
-- Первыми в мире экспериментально обосновали гипотезу о
существовании единой системы "свободного пространства" в клетках
растений и... сделали его "видимым". Поскольку свободное
пространство в клетке включает объем, в котором молекулы
транспортируются путем диффузии, мы изготовили сверхмалые частицы
золота, серебра и платины. Эти частицы не видны в обычном
микроскопе -- только в электронном -- ведь их размер 30--200
десятимиллионных долей миллиметра. Ввели их в растения, а затем
"ловили" в электронном микроскопе в разных клетках и тканях. Это
открыло новые возможности для исследователей клетки: можно
измерить величину промежутков свободного пространства, его
локализацию и другие параментры.
ЛИМФА РАСТЕНИЯ И ЖИВОТНОГО -- ОДИНАКОВА
Еще в шестидесятых годах мы исследовали, используя принцип
аналогии, лимфу животного и свободное пространство растения. И в
том и другом случае -- это жидкость, омывающая каждую клетку и
создающая определенный "комфорт" ее жизнедеятельности. Жизнь
зародилась в океане, и животные "захватили" с собой при выходе на
сушу в виде лимфы часть привычной среды обитания. Так и растения
-- внутри себя, вокруг каждой клетки содержат жидкость
определенного состава. Параметры этой жидкости удалось установить
с одним из моих учеников -- кандидатом биологических наук
Владимиром Пузановым. Оказалось, что эта межклеточная жидкость
способна за счет жизнедеятельности клетки поддерживать
постоянство своих параметров, то есть обеспечивать гомеостаз
клеток, градиенты ряда ионов (в том числе протонов),
электрический и осмотический потенциал.
ИММУННАЯ СИСТЕМА, БАКТЕРИИ И КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ
Дальше наши исследования стали развиваться в нескольких
направлениях. Доктор биологических наук А.Романенко, изучая роль
жидкости свободного пространства, установил, что патоген --
бактерия, вызывающая кольцевую гниль у растения, подкисляет
межклеточную среду(свободное пространство). А клетки борются,
активно "защелачивая" это пространство. Это была первая,
установленная нами, неспецифическая реакция подавления бактерий
через поддержание гомеостаза. Она дала ключ к пониманию механизма
неспецифического иммунитета при этой патологии.
Моя ученица -- кандидат биологических наук Т.Нефедьева
предположила, что кислотные дожди, образованные при выбросе
промышленных газов в атмосферу, в первую очередь взаимодействуют
с поверхностью растительной клетки, а значит и со свободным
пространством. Применив наши методики, она доказала, что
свободное пространство принимает активное участие в нейтрализации
промышленных кислот, "подщелачивая" межклеточную жидкость. Это
позволило понять клеточный механизм сопротивления кислотным
дождям и определить гомеостатические уровни клеток и тканей
различных растений.
КОНКУРЕНТЫ -- ГАВАЙСКИЕ ПЛАНТАТОРЫ
Много лет мы изучали биологические мембраны -- тончайшие
структуры, которые играют важную роль в жизни клетки. Они делят
клетку на отсеки, структурируя таким образом разнообразные
биохимические процессы. Есть ядерные мембраны, митохондриальные,
цитоплазматические и т.д. Мы же заинтересовались вакуолярной
мембраной. Из школьных учебников все знают о старении клетки --
оболочка, протоплазма во всей ее сложности и центральная часть,
которая представляет собой огромный "мешок", заполненный
клеточным соком. В ней накапливаются сахар, органические кислоты,
аминокислоты, белки, витамины и другие питательные вещества.
Когда мы едим яблоко или арбуз -- поглощаем в основном вакуоли,
потому что клеточных стенок и протоплазмы в общем объеме лишь
5--4 процента. Как же попадают в вакуоль все полезные и вкусные
вещества? Они "закачиваются", причем, против градиента
концентрации. Если капнуть капельку чернил в стакан с водой, она
начнет распространяться из зоны большой концентрации в сторону
меньшей. А в вакуоли наоборот. Ученые давно заподозрили, что в
мембранах есть своеобразные биохимические "насосы". Разгадкой
этого процесса транспортировки веществ в вакуоль мы и
заинтересовались. Надо сказать, что этим интересовались не только
мы. На Гаваях плантаторы создали даже специальный Институт
вакуолей, понимая, что если удастся понять механизм
транспортировки сахаров в клетку и научиться управлять им, это
принесет большие прибыли.
Удачно модифицировали мы метод получения изолированных вакуолей.
Задача эта архитрудная. Один из наших сотрудников -- кандидат
биологических наук В.Кузеванов создал специальный прибор для
выделения вакуолей и подобрал щадящие условия. Постепенно мы
стали получать, пожалуй, самое большое количество вакуолей в
мире. Накопили их гигантское количество (около 500 мг!).
Разумеется, пришлось переработать большое количество
растительного материала. Разработанный нами метод использовался и
другими исследователями. Мы даже передали "нарезающий аппарат"
московским коллегам.
Один из моих учеников -- кандидат биологических наук С.Хаптагаев,
например, освоил сложный способ получения реплик (отпечатков)
внутренней структуры мембран для изучения их в электронном
микроскопе. Мы даже выделили структурные и функциональные белки
мембран, это сделала наша сотрудница -- кандидат биологических
наук Н.Озолина. А вместе с моим учеником -- кандидатом
биологических наук Б.Катковым получили экспериментальные
доказательства механизма транспорта сахарозы через вакуолярную
мембрану. Кандидаты наук А.Корзун и А.Ботоев выполнили серьезные
исследования по электрофизиологии вакуолярных мембран и
стрессовой проводимости.
Результаты всех этих работ широко публиковались в отечественной и
зарубежной литературе, нас приглашали на различные международные
конгрессы, симпозиумы.
Очень коротко еще об одной интересной работе, к завершению
которой мы с А.Романенко шли много лет. Речь идет о необычном
способе поглощения веществ клеткой -- эндоцитозе (когда
поверхностная мембрана клетки образует углубления, которые,
смыкая края, как бы заглатывают сверхмикроскопические капельки
жидкости). Эндоцитоз широко распространен у клеток животных и
человека и тесно связан с иммунитетом. У растений он не был
известен. "Поймать" его оказалось очень сложно. Но в конце концов
мы сумели. Две монографии на эту тему, написанные нами, до сих
пор остаются единственными в нашей стране.
Сейчас успешно продвигаются исследования по генной инженерии,
трансгенному конструированию растений, по оптимизации питания
растений. Это далеко не самые главные направления работы -- я
рассказываю о них более подробно лишь потому, что они близки мне
как исследователю.
ОТ СТРЕССОВ ЗАЩИЩАЮТ... БЕЛКИ
Стрессовые белки были впервые открыты в семидесятых годах у
мушки-дрозофилы и личинок комаров и названы белками теплового
шока (БТШ). Сотрудники лаборатории физиологической генетики,
работающие под руководством профессора В.Войникова, предположили,
что подобные белки могут быть и у растений. Поиск увенчался
успехом. Одновременно аналогичные белки были найдены и после
воздействия на растения холодом. Сейчас уже обнаружены десятки
стрессовых белков. Один даже выделен в чистом виде. Не являются
ли они одним из механизмов защиты организма от стрессовых
воздействий? Эти увлекательные исследования продолжаются.
ОТ ЛЕСОВ -- ДО МЕЛКИХ НАСЕКОМЫХ
Экологические науки у нас представлены достаточно широко. Работы
ботанического плана, начатые известным ученым профессором
М.Поповым, продолжены его учениками и последователями. Продолжены
исследования почв, у истоков которых стоял профессор Б.Надеждин.
Большие перспективы имеют работы по агроэкологии, которые сейчас
возглавляет доктор биологических наук Л.Помазкина, по экологии
фотосинтеза -- кандидат биологических наук А.Щербатюк и ряд
других.
Об одном из направлений хочется сказать особо. Благодаря работам,
начатым в 60-х годах профессором А.Рожковым, был побежден
сибирский шелкопряд, как пламя уничтожающий ценнейшие леса.
Двухтомная монография стала фундаментальным вкладом в решение
проблемы. А когда леса стали гибнуть от промышленных выбросов,
Рожков переориентировал свой коллектив на новое актуальное
направление. Были выполнены обширные исследования состояния лесов
Братска, Шелехова, предложены меры по их сохранению.
Долгое время проблема Байкала рассматривалась только как проблема
загрязнения его вод. Рожков обратил внимание на другой аспект --
загрязнение наземных экосистем, лесов, воздушными выбросами БЦБК.
Эти исследования открыли новый этап борьбы за чистоту Байкала.
Институт участвовал в разработке норм допустимых воздействий на
экосистему Байкала, составлении территориальной комплексной
системы охраны природы Байкальского региона.
Закончена большая работа над проблемой определения условий
массового размножения насекомых -- вредителей леса. Труд воплощен
в карте, отражающей очаги их распространения на огромной
территории Сибири и Дальнего Востока.
Профессором А.Плешановым разработан новый принцип выявления
рефугиальных зон -- мест, где обитают реликтовые животные и
растения, которые надлежит особо охранять. Этому он посвятил
специальную монографию.
Вот далеко не полный рассказ о работах института.
КАКИМ ВИДИТСЯ СИФИБР В ХХI ВЕКЕ?
Мы всегда старались идти в ногу с мировой наукой. И сейчас пока
держимся на хорошем уровне. Хотя и очень трудно. Трудности
связаны с финансированием, невостребованностью наших разработок.
Думаю, спрос на них в будущем повысится -- ведь многие разработки
имеют отношения к технологиям ХХI века.
На снимках:
-- Ф.Реймерс;
-- директор института член-корреспондент Р.Саляев;
-- ответственный момент расфасовки изотопов;
-- станция искусственного климата -- фитотрон, мощный инструмент в руках
иркутских биологов;
-- доктор сельскохозяйственных наук Ю.Палкин с урожаем высокопродуктивных
томатов.
стр.
|
