«КОСМИЧЕСКИЕ» ТЕМАТИКИ КАФЕДРЫ МИКОЛОГИИ И АЛЬГОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА МГУ

© М.Ю.Дьяков, А.В.Александрова
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2018 г.

Среди объектов, изучаемых на кафедре микологии и альгологии биологического факультета МГУ, можно выделить организмы традиционно называемые «низшие растения. По современной классификации, это большая и крайне разнообразная группа.

Грибы включают две супергруппы: Opisthokonta (заднежгутиковые) и Stramenopiles (разножгутиковые, куда входят и гетеротрихальные водоросли). Миксомицеты входят в группы Amoebozoa, Rhizaria и Excavata.

Среди водорослей можно выделить шесть групп: Archaeplastida (красные, зеленые, харовые водоросли и высшие растения). Эти организмы обладают всеми возможными типами питания (авто- и гетеротрофы) и способами поглощения питательных веществ (фаго- и осмотрофный). Они выполняют в экосистемах ключевые функции от первичной продукции органического вещества до его редукции и замыкания биогеохимических циклов веществ и энергии в биосфере, вступают в различные взаимоотношения с другими организмами (от - положительных симбиотических до отрицательных паразитических).

Таким образом, к этим объектам относятся сотни тысяч видов как макроскопических, так и микроскопических организмов, играющих огромную роль в природе. В жизнедеятельности человека значимость грибов, грибоподобных организмов и водорослей с каждым годом растет, и роль их неоднозначна.

С одной стороны, в пищевой индустрии они используются как непосредственный источник питания; в биотехнологии как продуценты биологически активных веществ (в первую очередь лекарственных препаратов, ферментов, органических кислот и т.п.); в сельском хозяйстве как агенты биологической защиты растений; а также как источник биотоплива, для биоремидиации загрязненных почв и биотрансформации отходов.

С другой стороны, они способны разлагать практически любой природный и многие антропогенные биополимеры, вызывая биоповреждения. Среди них есть патогенные организмы, наносящие ущерб сельскому хозяйству и способные вызывать аллергические реакции и заболевания человека и животных.

Современное расширение научных и биотехнологических объектов и методов их исследований, имеет большую перспективу в «космической тематике» исследований. Грибы, грибоподобные организмы и водоросли представляют интерес как очень удобных модельных организмов, позволяющих исследовать самые разные биологические явления и процессы (фотосинтез, механизмы геоторопизма, устойчивости к повреждающим факторам и т.п.). Они потенциально перспективные для включения их в комплексы обеспечения жизнедеятельности при длительных космических полетах (как элементы продуктов питания, регенерации атмосферы и т.п.). Кроме того, они могут служить объектом мониторинга в «гермозамкнутых объемах», являясь индикатором возможного отрицательного воздействия на конструкционные материалы и состояния здоровья космонавтов.

В последнее десятилетие ряд научных тем кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ непосредственно связан с перспективной космической деятельностью. Основные направления исследований направлены на изучениее поведения низших растений в экстремальных условиях.

Предполетные исследования и эксперименты на спутнике «Бион-1М» в контейнерах «Экзобиофрост» со слоевищами трехкомпонентного лишайника «Peltigera aphthosa», показали крайне высокую их устойчивость к резким перепадам температур. Было, также показано, что наибольшая уязвимость слоевища была связана с прочностью внешнего слоя.

Перспективные исследования проводились по изучению выживаемости конидий и микросклероциев микромицетов в условиях пребывания на внешнем контейнере «Экзобиофрост».

В августе 2017 года совместно с коллегами из ИМБП была организована экспедиция по маршруту «Якутск – Оймякон – Магадан» для сбора коллекции микроорганизмов из мест с экстремальными условиями.

В настоящее время космическая тематика исследований на кафедре существенно расширяется. В первую очередь, это относится к исследованиям ростовых процессов различных низших растений в условиях космического полета. Работы в этом спектре ведутся по двум направлениям.

Во-первых, проводятся исследования ростовых характеристик харовых водорослей и особенностей клеточного цикла десмидиевых водорослей в рамках подготовки эксперимента на спутнике Бион-2М. В этих целях в ЦНИИмаш разрабатываются специальные контейнеры для реализации данного эксперимента.

Во-вторых, совместно с кафедрой биоорганической химии готовится большая научная программа для долгосрочных исследований на российском сегменте МКС. В научную программу этих исследований входит изучение ростовых особенностей различных высших и низших растений, включая слизевики, грибы, мхи и т.д.

Отдельная программа перспективных исследований на российском секторе МКС связана с прикладными исследованиями в области пищевой биотехнологии, с использованием культивирования грибов. Последние совмещают богатство метаболизма эукариот и простоту организации вегетативного тела прокариот, с относительной легкостью культивирования. В этой связи, были отобраны виды макромицетов, которые отвечают следующим требованиям: отсутствие токсичных метаболитов для человека, простота культивирования, высокая продуктивность биомассы, высокое содержание белка, наличие полезных соединений (витамины, β-глюканы, соединения с антиоксидантным эффектом, ненасыщенные жирные кислоты, незаменимые аминокислоты и т.п.). В настоящее время с чистыми культурами этих макромицетов проводятся подготовительные работы для подготовки космического эксперимента.