Максим Тимофеев - доктор биологических наук, директор АНО "Байкальский исследовательский центр", заведующий лабораторией "Проблемы адаптации биосистем" (в структуре НИИ биологии при ИГУ), доцент кафедры гидробиологии и зоологии беспозвоночных биолого-почвенного факультета Иркутского государственного университета - рассказал Дмитрию Ицковичу и Борису Долгину в передаче «Наука 2.0» (совместном проекте информационно-аналитического портала «Полит.ру» и радиостанции «Вести FM») о научном центре исследования Байкала, грантах и пожертвованиях в науке и о том, что именно он и его коллеги изучают в уникальном озере. Это не прямая речь гостя передачи, а краткое содержание, пересказанное редакцией «Полит.ру».
Мы с коллегами, пользуясь тем, что находимся на Байкале, в уникальном месте, решили создать в 2003 году частную организацию. Основной наш интерес был связан с озером, но было понятно, что никаких государственных денег под исследования мы не получим.
В Германии нам удалось найти партнёра - директора Института экологии пресных вод и рыбоводства имени Лейбница профессора Кристиана Штайнберга. Он финансировал мою работу и выплачивал хорошую зарплату. Когда я приезжал в Германию, всю зарплату откладывал. Получал 1500 евро в месяц, откладывал 6 месяцев по 1200, жил только в общаге и работал в лаборатории. Мне удалось привезти 6 тысяч евро в Россию и купить прибор для дела. Первоначальное лабораторное оборудование было куплено подобным образом.
У нас сейчас 10 ученых, исследовательская группа, плюс довольно внушительное лабораторное обеспечение: физиологическое, биохимическое, серьёзная молекулярно-биологическая база – все принадлежит нашей команде.
Грантовая система в науке
Наша организация - научная, работающая на грантовой системе. После 2-3-х лет полностью независимого существования лаборатории, которая находится в структуре Института биологии, мы поняли, что надо ассоциироваться с каким-нибудь государственным учреждением. Я предложил проректору по науке Иркутского госуниверситета создать совместную государственно-частную лабораторию в рамках того, что называется "государственно-частное партнёрство в науке". Университет предоставил не очень качественные помещения, зато появилась возможность участвовать в грантах, в том числе и от государственного университета.
Сейчас практически все гранты рассчитаны на то, что их будет потреблять госструктура.
Сначала была возможность получать гранты в РФФИ и «Роснауке». Сейчас непосредственно на Байкальский исследовательский центр мы можем получать только пожертвования. Существует довольно большой объём пожертвований, потому что многие ребята, которые в своё время окончили биофак, ушли из науки и занялись бизнесом, спонсируют наш проект. У них было желание создать исследовательские группы на случай, если они решат вернуться в науку.
Три научные задачи в изучении Байкала
Байкал – это уникальнейший объект для биологических исследований. Это очень древнее, очень большое, глубокое озеро, в котором обитает огромная по своему видовому разнообразию фауна. Есть более двух с половиной тысяч видов, из которых большая часть – это эндемики, которые в своё время появились в Байкале и адаптировались к условиям.
В Байкале очень много кислорода. Насыщение кислородом, приближенное практически к 100%, находится с литорали, то есть зоны уреза, до максимальных глубин. И организмы, благодаря этому живущие в Байкале, формируют определенную цепочку видов, которая обитает от зоны максимальных колебаний условий до максимальной глубины (где колебаний условий - нет).
Есть суточные, сезонные и межгодовые колебания температуры: утром вода холодная, днём она нагрелась до 25 градусов, потом подул ветер, эту воду сдул, она охладилась до 4 градусов. Зимой лёд, летом льда нет. На глубине 50-ти метров можно заметить сезонные изменения условий температуры зима-осень-лето отличающиеся на пару градусов. Глубже 100 метров наблюдаются стабильные условия с одинаковым содержанием кислорода, гидрохимическим составом, не только в течение года, а в течение столетий, тысячелетий и миллионов лет.
Мы сейчас занимаемся исследованием биохимических процессов, которые происходят у водных байкальских организмов в условиях воздействия стрессовых факторов среды. То есть наше основное направление – это изучение механизмов стресс-адаптации.
Во время экспериментов мы сначала стрессируем организм: либо температурой, либо повышенным / пониженным содержанием кислорода - в зависимости от задачи, потом из этого организма выделяем белки, выделяем всякие вещества, которые нас интересуют, либо смотрим активность генов.
Первая задача. Группа, с которой мы работаем, - это пресноводные рачки-амфиподы, пресноводные креветки. Их насчитывают 350 видов, каждый из которых обитает в своей среде. Мы можем просмотреть, как природа придумывает разные механизмы устойчивости, либо, наоборот, отказывается от механизмов устойчивости, в зависимости от того, что вокруг неё.
Из физиологических и биохимических механизмов мы изучаем белки теплового шока. Это универсальный механизм стрессовой устойчивости, который используется всеми организмами, начиная от бактерий и кончая человеком на уровне клеток. В условиях стресса клетки вырабатывают специальные белки - БТШ (белки теплового шока), их несколько семейств, которые помогают клеткам пережить стрессовое воздействие, контролируя синтез белка.
Именно здесь заключается уникальное преимущество работы с Байкалом. У нас есть возможность посмотреть разные варианты. У некоторых организмов, когда они обитают в стабильных условиях, эти белки не работают. Они есть, но не хотят работать. Почему они не работают? Почему природа от них отказалась?
Причины – повышение энергоэффективности. Все стрессовые системы требуют больших энергозатрат. По мере продвижения из зоны литорали (в Байкале две трети организмов живут в литорали) в глубину, очень сильно меняется продуктивность среды и зона фотосинтеза. Это очень интересно с точки зрения понимания того, как действуют в клетке механизмы устойчивости к негативным факторам. Потому что когда мы видим организм, который постоянно переживает какие-то негативные воздействия, мы не можем отделить, где метаболизм, направленный на борьбу со стрессовыми факторами, а где метаболизм, направленный просто на поддержание гомеостаза организма, непосредственно самого роста, развития. С продвижением вглубь мы отказываемся от какой-то части процессов, которые не нужны на данном этапе, что помогает увидеть чистый скелет. Это напрямую связано с проблемой старения.
Третье направление исследования заключается в изучении неспецифического защитного механизма клетки. Он хорошо известен исследователям-медикам, которые занимаются онкологическими заболеваниями, - это главная проблема при химиотерапии рака, так как клетка при защите выбрасывает ксенобиотики. Если как следует изучить механизм, можно попробовать управлять тем, чтобы клетка не защищалась, когда ей это не нужно. Наша задача – предложить идеи.
