Отрадно, что, проводя исследования по поиску физиологически активных веществ в морских животных и водорослях, выясняя тонкий механизм действия этих веществ, ученые заглядывают вперед, думают о проблемах, которые возникнут в случае массовой потребности в найденных веществах для нужд практической медицины.
Они считают, что в подобных обстоятельствах нельзя превращать живые организмы океана в промышленное сырье, ибо это может привести даже к необратимым изменениям в природе, к исчезновению целых биологических видов.
Отсюда вывод: природа должна дать только модель полезного вещества. Задачи ученых ясны: досконально изучить химическое строение нужного вещества, а затем научиться создавать это вещество с помощью методов органического синтеза или биосинтеза. Только такой путь создания лекарственных препаратов на основе модели природных физиологически активных веществ может быть принят в настоящее время.
В дальнейшем ученые ТИБОХ получили в свое распоряжение новое НИС «Академик Опарин». Это было одно из четырех специализированных, среднетоннажных НИС водоизмещением 2600 т, построенных для АН СССР также в Финляндии в 1984–1985 гг.
Из четырех НИС три строились для гидрофизических исследований водных масс океанов и морей, исследования океанского дна и слоев атмосферы, прилегающих к поверхности океана. А НИС «Академик Опарин» предназначено именно для исследований по профилю ТИБОХ – для гидробиологических исследований. Исходя из этого и спроектирован установленный на нем научно-исследовательский комплекс.
И безусловно, название гидробиологического судна было выбрано не случайно. Герой Социалистического Труда академик Александр Иванович Опарин (1894–1980) был виднейшим советским биохимиком, создателем научно обоснованной теории возникновения жизни на Земле, в основе которой лежит идея, что жизнь – результат эволюции углеродных соединений. Эта теория, созданная ученым в результате многолетних изысканий, явилась крупным достижением материалистической, мысли и во многом определила пути развития исторической биохимии.
НИС «Академик Опарин» – это плавучий филиал ТИБОХ. Судовое научное оборудование специально скомплектовано для полноценного проведения химических и биохимических исследований морских организмов с целью поиска, выделения и исследования структуры и физиологической активности соединений, обладающих антибиотическим, противоопухолевым и иммуностимулирующим действием.
В носу на главной палубе расположена химико-технологическая лаборатория. В ней установлены приборы и устройства для выделения физиологически активных соединений из морских организмов.
Для исследования химического строения выделенных из морских организмов веществ предназначены пять лабораторий: три биохимические, спектроскопическая и физико-химическая. Размещенное в них оборудование сделало бы честь лучшему биохимическому НИИ в любом академическом центре. Это, в частности, несколько жидкостных /и газовых хроматографов; инфракрасных, ультрафиолетовых видимых и флуоресцентных спектрофотометров; аминокислотных и углеводных анализаторов.
В гидробиологической лаборатории ученые разбирают, фиксируют и определяют видовую принадлежность выловленных морских организмов. Работу с культурами тканей и микробиологические испытания проводят в лаборатории и боксе биоиспытаний и в микробиологической лаборатории с ламинарным боксом (боксом повышенной стерильности).
В расположенной на палубе ходового мостика лаборатории биосинтеза установлена уникальная аппаратура, в том числе жидкостный сцинтилляционный счетчик и программируемый многоканальный анализатор для изучения механизмов биосинтеза с помощью радиоактивных изотопов.
Помимо лабораторий, на судне имеется ряд специфических вспомогательных научных помещений: стеклодувная мастерская, виварий, где содержатся подопытные мыши, морские свинки и др. и фотолаборатория. Имеются специальные холодильные камеры, где биологический материал хранится при температуре ниже – 45 °C.
Для сбора биологического материала методом траления на глубинах до 500 м на судне установлена специальная лебедка и П-образная рама. Предусмотрен сбор морских животных и растений водолазами. Для этого на судне имеется пять рабочих катеров и комплекты снаряжения для водолазов. Поиск рыбных скоплений производится при помощи рыбопоискового гидролокатора.
С получением НИС «Академик Опарин» ученые ТИБОХ получили возможность вести работу по поиску физиологически активных веществ в морских организмах на неизмеримо более высоком уровне, чем ранее. Это подтвердили результаты первых же экспедиционных рейсов.
Особенно плодотворным в научном плане был многомесячный рейс, закончившийся в сентябре 1987 г. Экспедиция получила в свое распоряжение судно, специально построенное для исследований в области морской биологии и биохимии. Ученые привезли сотни штаммов микроорганизмов-продуцентов. Руководитель научной экспедиции академик Г. Б. Еляков, подводя итоги рейса, отмечал, что многие считают сегодня эру антибиотиков прошедшей. Природа такого пессимизма понятна: при массированном использовании антибиотиков возникают устойчивые штаммы болезнетворных микроорганизмов. Большинство антибиотиков имеет наземное происхождение, то есть в эволюционном плане они встречались с возбудителями болезней, часть которых выработала и сохраняет в генетической памяти устойчивость.
Именно поэтому ученые ищут оружие против опасных инфекций среди морских звезд, ежей, моллюсков и множества других обитателей Мирового океана. Морские и земные организмы разделены по крайней мере двумя миллиардами лет эволюции. Отсюда и надежда ученых обнаружить соединения, к которым патогенные микроорганизмы приспособиться не смогут.
Науке необходимы вещества, которые могут служить как тончайшие инструменты исследования живой клетки. К ним относятся анемонотоксины, выделяемые из актиний, с помощью которых можно изучать механизм передачи нервного возбуждения. Так называемые ферменты обмена нуклеиновых кислот, способные резать в определенных местах и соединять ДНК, необходимы для решения проблем генной инженерии. Ученые института занимаются изучением целой серии таких ферментов, продуцируемых морскими организмами.
Говоря о возможности использования биоресурсов океана в медицинских целях, директор ТИБОХ с оптимизмом сказал, что «когда речь идет об океане, самые дерзкие прогнозы не выглядят фантастическими. Ну а в нашем случае вера опирается на факты. Директору американского института исследований рака Дж. Петтиту – он был гостем на судне – удалось выделить из морского объекта вещество, которое сейчас испытывается как эффективное средство лечения злокачественных опухолей.
Конечно, и мы проверяем серию экстрактов в качестве противораковых соединений. Понятно и напряженное внимание ко всему, что связано со СПИДом… Возможности «Академика Опарина» позволяют начать широкие исследования морских организмов с целью выявления соединений против СПИДа».
Ясно одно – впереди у морских биологов и биохимиков удивительные находки и открытия.
Тайны Амазонки и океан
В 1983 г. жители прибрежных поселков на Амазонке с любопытством рассматривали проплывавшее по реке белоснежное судно с красным флагом и вымпелом АН СССР на мачтах. Это было морское НИС «Профессор Штокман». Да, авторы не ошиблись: морское судно отправилось в экспедицию по реке. И в рейсе приняли активное участие ученые-океанологи.
Все это совсем не случайно. Как известно, Амазонка по своим глубинам, ширине, протяженности глубоководного фарватера в нижнем течении, по разнообразию фауны и флоры в реке и на ее берегах представляет собой нечто среднее между рекой и морем. В ней, например, водятся дельфины, многие гигантские рыбы, которые не встречаются в других реках. Некоторые ученые считают, что по влиянию на природные процессы, происходящие в атмосфере над сушей и в атлантических водах, Амазонку можно сравнить с таким величайшим океанским течением, как Гольфстрим.
Именно поэтому и была проведена экспедиция по реке Амазонке и в прибрежных водах Бразилии, организованная Институтом океанологии совместно с Институтом Латинской Америки АН СССР… Судно пересекло Атлантический океан, вошло в дельту и поплыло вверх по течению по одной из величайших рек мира.
Главной задачей, которая была поставлена перед участниками экспедиции, было исследование вод Амазонки и ее притоков, определение количества и химического состава содержащихся в них веществ, состава донных осадков, выявление влияния вод Амазонки на воды Атлантического океана. Экспедицию возглавил заместитель директора Института океанологии АН СССР член-корреспондент АН СССР M. E. Виноградов.
Учитывая важность этих исследований для познания природы страны и прибрежных вод, правительство Бразилии приняло специальный декрет, разрешающий советским ученым выполнять все необходимые исследования в бассейне Амазонки и прибрежной шельфовой зоне.
Работа экспедиции явилась блестящим примером интернационального содружества ученых разных стран. В ее проведении приняли участие семь бразильских ученых, экспедиция получила помощь со стороны ряда бразильских национальных научных организаций. В свою очередь, советские ученые предоставили все результаты проведенных в рейсе исследований в распоряжение бразильских коллег.
При плавании по реке экспедиция исследовала ее воды на 67 станциях. В заранее намеченных точках ученые погружали в речные воды разнообразные, зонды, сообщавшие сведения о температуре, солености, плотности, прозрачности на различных глубинах. Производился отбор проб воды с нескольких горизонтов и грунта дна. Пробы донных отложений были взяты в русле реки, на шельфе и в прилегающих глубоководных районах океана. Все эти данные оказались неоценимыми для определения законов образования осадочных пород на дне океана.
Не менее ценными были и биологические исследования, проведенные в ходе экспедиционного рейса. Флора и фауна Амазонки уникальны. Участник экспедиции кандидат биологических наук С. Кашин рассказывал позже, что, по мнению ученых, разнообразие видов рыб, обитающих в Амазонке (более 1300 видов), возникло под влиянием условий существования их в реке. Многие виды рыб, живущих в так называемых белых водах (это как бы жидкая грязь, напоминающая пульпу, перекачиваемую земснарядами), не имеют зрения, которое здесь было бы бесполезно. Такие рыбы распознают предметы в воде с помощью электрических импульсов, которые, отражаясь от неподвижных и движущихся объектов, воспринимаются особыми электрическими органами чувств.