Ученые ИХБФМ СО РАН исследуют микроорганизмы, содержащиеся в воздухе
16.03.2023
Специалисты Института химической
биологии и фундаментальной медицины СО РАН впервые установили, какие
микроорганизмы циркулируют в атмосфере Новосибирска и как меняется их
сообщество в зависимости от времени года. Изучение состава воздуха методами
геномного секвенирования ведется уже несколько лет. В проекте также принимают
участие Институт химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН и
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор».
Более 65 % от общего количества бактерий,
обнаруженных в атмосфере, представлены четырьмя типами: протеобактерии,
актинобактерии, фирмикуты и цианобактерии. Первые два преобладают в
осенне-зимний период, а другие – весной и летом соответственно. У грибов
несколько иная картина: более 90 % всех найденных в воздухе составляют
аскомикоты и базидиомикоты, встречаемость которых антикоррелирует – то есть на
максимум одного приходится минимум другого. Базидиомикоты преобладают осенью, а
аскомикоты – в остальные сезоны года.
Пилотный проект по исследованию биоразнообразия
микроорганизмов, переносимых воздухом, является уникальным для России. Воздух –
довольно сложный объект для изучения, так как концентрация частиц и
микроорганизмов в нем крайне низкая, что требует проведения фильтрации. Ученые
отбирают воздух днем и ночью в различных районах Новосибирска дважды в месяц
уже третий год подряд. Образцы проходят комплексный анализ. ИХКГ СО РАН с
помощью хромато-масс-спектрометрического анализа исследует его химический
состав. ГНЦ ВБ «Вектор» занимается оценкой культивируемых бактерий. ИХБФМ СО
РАН с помощью метагеномных подходов решает основную задачу проекта по оценке
разнообразия бактерий и грибов в воздухе.
«Сложность изучения микробиома воздуха
(сообщества всех микроорганизмов, которые в нем содержатся) стандартными
микробиологическими методами состоит в том, что большую часть сообщества
невозможно культивировать в лабораторных условиях. Выходом становится
использование метагеномного подхода, суть которого сводится к выделению из
образца тотальной ДНК и ее секвенирования на высокопроизводительной платформе.
Анализ полученных при этом нуклеотидных последовательностей позволяет провести
идентификацию большинства бактерий и грибов. Предварительные результаты проекта
позволили нам впервые описать разнообразие микроорганизмов в атмосфере
Новосибирска, а также выявить цикличность в их встречаемости в зависимости от
времени года», – рассказывает руководитель проекта и ЦКП «Геномика» ИХБФМ СО
РАН кандидат биологических наук Марсель Расимович Кабилов.
Ясно, что качество и чистота воздуха как в квартире,
так и на улице крайне важны. Когда речь идет о загрязнении атмосферного
воздуха, то, конечно, в первую очередь имеются в виду химические соединения,
например такие, как оксиды серы, азота и углерода, бензпирен, фенол, а также
аэрозоль – микрочастицы органического и неорганического состава. Большинство из
них имеют техногенное происхождение, то есть напрямую связаны с деятельностью
человека и работой всевозможных производств. Мониторинг химического и
аэрозольного загрязнений в той или иной степени ведется в городах в рамках
государственного мониторинга атмосферного воздуха. Однако не стоит забывать,
что в атмосфере присутствует и биологическая составляющая, а именно –
микрочастицы растительного и животного происхождения, а также всевозможные
живые микроорганизмы, в первую очередь бактерии и грибы. Вопрос о том, как они
влияют на человека и окружающую среду в целом, до сих пор остается открытым.
Текущий проект является пробным шагом в этом направлении и стал первым в России
систематическим исследованием подобного рода.
Источники: «Наука в Сибири»,
пресс-служба ИХБФМ СО РАН.