Биотехнологии в Литве: микробы на службе у человека

Микробы очищают воду и увеличивают урожай

Микробы пожирают нефть, очищая воду и грунт, превращают солому в топливо для автомобилей и уничтожают плесень зерновых. О биотехнологиях, спасающих землю от загрязнения, а людей от болезней, журналист «Экспресс-недели» говорит с профессором Саулюсом Григишкисом.

Когда израильтян спрашивают, за счет чего так богато живет их крошечная воюющая страна, в которой нет ни полезных ископаемых, ни плодородной почвы, они с гордостью отвечают: «За счет хайтека – высоких технологий». Но мы мало говорим о том, что и Литва может похвастаться уникальными достижениями, например, в сфере биотехнологий.

ПОЖИРАТЕЛИ НЕФТИ

Когда в 1988 г. на Онежском озере столкнулись два танкера, одному из самых чистых озер планеты грозило полное уничтожение. Это была катастрофа – 400 т нефти медленно расползалось по озерной глади, пока кто-то не вспомнил об уникальной биотехнологии вильнюсских ученых: очистке от нефтяных загрязнений с помощью… микробов. Спасение озера стало для профессора Саулюса Григишкиса первой возможностью проверить свою биотехнологию на практике.

О том, что среди миллионов микроорганизмов есть такие, которые способны питаться нефтепродуктами, ученые узнали в середине прошлого века. Но только в 70-х годах приступили к серьезному их изучению. В обширной коллекции микробов С. Григишкиса, директора литовской компании Biocentras, есть около 200 штаммов микробов – пожирателей нефти. На основе наиболее активных из них были созданы препараты, способные очищать окружающую среду от загрязнений нефтью и нефтепродуктами.

По словам ученого, каждый микроб работает по своему профилю – одни предпочитают лакомиться мазутом, другие – дизелином, третьи – нефтью. В случае аварии они способны полностью очистить акваторию от нефтяных разливов. Каким образом эти микроорганизмы с легкостью расправляются даже с самыми сложными загрязнениями? Эти микробы прожорливы, а их главное лакомство – нефтепродукты. После того, как бактерии выполнят свою работу на месте разлива нефти, со временем они просто исчезают, поскольку им уже нечем питаться. То есть они никак не вредят окружающей среде.

– Микробы постоянно борются друг с другом за пищу, – рассказывает ученый. – А так как нефть естественным образом давно находится на поверхности Земли, то в природе появились микробы, которые успешно используют в питании углеводороды. Тогда на Онежском озере наши микробы за две недели с удовольствием съели всю нефть, и озеро вновь стало чистым и прозрачным, – вспоминает профессор, – урон природе был нанесен минимальный.

Собственно, эта очистка была и первым проектом компании Biocentras, которую я вместе с коллегами открыл в том же 1988 г. Потом у нас было немало подобных проектов: работали на Волге, где танкер налетел на камни. Разлив нефти угрожал не только экологии реки, но и нескольким электростанциям, лопасти турбин которых приходят в негодность при попадании на них нефти. Но мы вовремя очистили загрязнения. Такая же ситуация была и в Литве в 1990-м, когда некий гражданин в Белоруссии открыл кран цистерны с мазутом, и вязкая жидкость вылилась в Нямунас. Тогда мы тоже торопились, чтобы нефть не попала на территорию Каунасской гидроэлектростанции. Успели, хотя это было нелегко: начало зимы, холодно. Мазут цеплялся за растения, и тогда мы на каждых 5 км разожгли костры, подходили на лодках к зарослям камыша и аира и поливали их из канистр.

Патент США на свой бактериальный препарат для очистки от нефтяных загрязнений мы получили в 1994 г. А самые масштабные работы по очистке от нефти загрязненных территорий мы провели в Западной Сибири на нефтепромыслах «Юкоса» и ТНК в 1994-2001 гг.: тогда там очистили 196 га.

КОЛЛЕКЦИЯ ИЗ ХОЛОДИЛЬНИКА

Наверное, если бы Саулюс Григишкис не прошел все ступени карьерной лестницы ученого – от младшего научного сотрудника до доктора наук, профессора, – вряд ли его сегодняшние достижения в разных сферах были бы возможны. Четыре высших образования, опыт работы в науке и на практике позволяют ему сегодня успешно реализовывать проекты в самых разных областях: в биотехнологии защиты окружающей среды, фармацевтической и пищевой биотехнологии и даже в сфере применения информационных технологий в области биотехнологий.

– С первых дней в науке я занимался энзимологией – ферментами, ускоряющими биологические реакции в организме. И сегодня в своих разработках я не забываю об их замечательных свойствах. В конце 80-х мы с тремя коллегами ушли из института, который теперь называется Центром наук о жизни, и создали частную компанию, – вспоминает ученый. – Сначала занимались золочением листьев – есть такая технология создания брошек. Но это было очень хлопотно и дорого, поэтому решили выпускать косметику. Помните крем «Маргарита»? Вот в нем мы и использовали ферменты. А затем я заинтересовался технологией очистки нефтяных загрязнений. Первые микробы мне привезли из России. А дальше я уже сам собирал их в Сибири, в Иране, в Португалии на острове Мадейра, в США.

Ученый с улыбкой вспоминает происшествие на Мадейре: он брал пробы в самой низкой части острова, на берегу океана, и не заметил, как начался прилив. Вода наступала так быстро, что пришлось бежать марафон. А потом литовские члены экспедиции спасли англичанина, которого волны утащили в океан. Вот это был уже настоящий риск, англичане после этого прониклись к литовцам большой симпатией.

– Когда банкротировал завод «Биосинтез», новый хозяин сказал мне, что собирается утилизировать три холодильника с микроорганизмами, то есть практически весь банк микроорганизмов, найденных и изученных Институтом биотехнологий. И я купил у них эту уникальную коллекцию, – профессор показывает мне холодильник под замком, где при температуре –69 градусов хранится это богатство.

– У нас уже 20 лет есть три с половиной гектара земли в Гарюнай рядом с мусоросжигательным заводом. Там в карьере, в котором когда-то добывали песок, мы производим очистку грунта от мазутных и нефтяных загрязнений. К примеру, очищаем грунт, загрязненный отходами нефти после ее очистки, который поставляет нам компания «Орлен Летува». Очистили уже более 100 тыс. тонн грунта. Но Biocentras занимается не только нефтеочисткой, хотя это основное наше производство, – рассказывает профессор.

«ФОРТУНА» И ЕЕ УДАЧА

Компания постоянно участвует в международных проектах с ведущими странами ЕС, с США и Канадой, Тайванем и Китаем, Россией и Белоруссией и многими другими. Biocentras дважды занимал первые места среди проектов европейской научно-технической программы Eureka: в Лиллехаммере и в Израиле за технологию нефтеочистки. В Литве завоевали первое место среди производителей за разработку препарата «Фортуна».

– «Фортуна» была сертифицирована в Ирландии как биодобавка. Но сегодня о литовском препарате, стимулирующем иммунную систему человека и инициирующем разрушение раковых клеток, гораздо больше знают в Израиле, чем у нас, – говорит профессор. – Этот инновационный продукт сделан на основе глюканов, которые сейчас широко используют в своих фармацевтических разработках Япония, США и другие страны.

По словам профессора, глюканами исследователи заинтересовались в середине ХХ в. практически параллельно в США, где их выделили из хлебопекарских дрожжей, и в Японии, где их обнаружили в местных лечебных грибах шиитаке, майтаке, рейши. Оказалось, что бета-глюканы обладают внушительным списком целебных свойств: иммуномодулирующим, противовоспалительным, антиоксидантным, противоопухолевым и т. д. Противораковые свойства глюканов из пивных дрожжей и заинтересовали Григишкиса, когда он создавал свою «Фортуну». Для того, чтобы глюканы смогли ярче проявить свои лечебные свойства, он после серии исследований решил особым способом обрабатывать их, разрезая молекулу на части и очищая ее. Глюканы с разным молекулярным весом по-разному работают в организме, поэтому «Фортуна» состоит из трех препаратов, в каждом из которых разные по размеру глюканы выполняют разные функции.

Не вдаваясь в научные подробности, этот механизм можно описать так: попадая в кишечник, бета-глюканы проникают в подслизистый слой, где присоединяются к макрофагам – клеткам, уничтожающим токсины и чужеродные частицы, тем самым как бы включая их, а те в свою очередь активируют другие клетки иммунной системы. Таким образом, связывание бета-глюканов с рецепторами на поверхности иммунных клеток запускает каскад реакций, которые мобилизуют местный и системный иммунитет. Но главное – бета-глюканы активируют макрофаги, моноциты и нейтрофилы на уничтожение бактерий, раковых клеток, клеточного мусора, мертвых твердых частиц.

НА ВИРУС НАДЕЛИ ТУФЛИ

Сарафанное радио оказалось лучшей рекламой для «Фортуны», хотя она довольно дорога, ведь ее создание – дело трудоемкое, затратное. Саулюс говорит, что во время эпидемии коронавируса «Фортуна» помогла некоторым его друзьям спастись от болезни, поэтому на ее основе он решил создать противовирусный препарат.

– Мой друг заболел ковидом. Мы вечером отвезли ему «Фортуну», а утром он пришел на работу здоровым. Думаю: что же произошло, ведь за 4 часа иммунитет не мог восстановиться? Каким образом глюкан мог нейтрализовать вирус? Стал изучать и понял, что у вируса заряд минусовой, а у клетки – плюсовой, поэтому вирус притягивается к клетке. Значит, надо лишить его такой возможности. А ведь все шли другим путем – искали возможность разрушить белок вируса, чтобы нейтрализовать его шипы, которые проникают в клетку. Мы же, образно говоря, надели на минусовые ножки вируса глюкановые «туфли», и они мешают ему притянуться к клетке, – рассказывает ученый. – Вирус постоянно мутирует, и для каждого нового штамма требуется новая вакцина, а этот механизм работает против любого вируса. Сегодня препарат «Карна» проходит сертификацию.

МАЗЬ ДЛЯ КОСМОНАВТОВ

В Литве ежегодно фиксируется 400 случаев ожогов у женщин, положивших руки на горячую печь или проливших на себя кипящее растительное масло. И Biocentras разработал противоожоговый гидрогель с комплексом ферментов и бактерией Streptomyces gougerotii, которые защищают рану от инфекции и соединяют клетки. Благодаря этому после ожога не остается рубцов. Гидрогель использовался для лечения ожогов у космонавтов, полученных в результате неудачного приземления.

«САМОГОН» ДЛЯ АВТО

Сегодня в компании, расположенной в деревне Пагиряй, работает 15 человек, которые успешно справляются и с научной аналитикой, и с высокотехнологичным производством, и со всей сложной современной аппаратурой, которой напичкан Biocentras. Компания только что успешно завершила большой международный проект с участием финнов и немцев по получению автомобильного топлива из травы и соломы. И такое топливо уже начали производить в Италии.

– У нас была бактерия, разлагающая траву и солому до глюкозы. Траву скашивают, помещают в емкости и ферментируют. Масса, в которой есть сахара, становится жидкой, в нее добавляют дрожжи и получается такой «самогон» для машин, – рассказывает профессор. – Цель другого проекта – убить двух зайцев: подкормить почву в условиях нехватки удобрений, а также убрать из нее микроорганизмы, наносящие вред урожаю зерновых. Дело в том, что после уборки урожая остатки соломы запахиваются в почву, а вместе с ней в нее попадают споры плесени, которая на следующий год поразит посевы зерновых. А ведь известно, что плесень невозможно убить даже при выпечке хлеба. Убрать эти споры из почвы помогли наши микробы, перерабатывающие солому в глюкозу.

Ну а, чтобы добавить в почву аминокислоты, необходимые растениям, мы воспользовались отходами от производства пива – теми самыми дрожжами, которые подвергли определенной обработке. Мы успешно справились с этим проектом, теперь наш продукт ждут полевые испытания. Удивительные вещи научился делать человек, проникнув в мир микроорганизмов. Может, мы в конце концов очистим землю и от островов мусора в океанах, и от радиоактивных отходов?

Профессор Григишкис ответил на мой риторический вопрос конкретно: будет проект, сделаем!

Елена ЮРКЯВИЧЕНЕ, «Экспресс-неделя».