Кладофора и где она обитает. Зачем биологи изучают экстремальные экосистемы?
Нитчатые зеленые водоросли рода Cladophora — одно из самых распространенных в мире растений. К сожалению, чаще всего с ними не слишком приятно встречаться: они поглощают из водоемов углекислый газ, питательные вещества, азот и фосфор и формируют биомассу, которая после отмирания начинает разлагаться и дурно пахнуть. Однако кладофора — это еще и ценное (но недооцененное) и дешевое сырье для фармакологии.
Сотрудники Института биологии южных морей имени О. А. Ковалевского РАН (Севастополь) исследуют свойства биомассы кладофоры — в рамках поддержанного РНФ проекта «Разработка биологических и геохимических основ развития аквакультуры в гиперсоленых озерах и лагунах Крыма».
В частности, ученым удалось выяснить, что кладофора содержит большое количество лютеина. Лютеин — это желтый пигмент природного происхождения, относящийся к группе оранжевых каротиноидов. Он очень важен для биохимических процессов, происходящих в хрусталике и сетчатке глаза. Поэтому его добавляют в различные препараты для поддержания остроты зрения. Организм человека не вырабатывает лютеин и может получать его только вместе с пищей.
О том, чем еще интересна кладофора и зачем изучать гиперсоленые водоемы, в которых она обитает, мы поговорили с Еленой Ануфриевой, кандидатом биологических наук, руководителем проекта.
— Над проектом по изучению кладофоры работает большая команда: вместо со мной десять человек. Вообще, я специализируюсь на животных, прежде всего на ракообразных. Но в экосистемах все взаимосвязано, поэтому приходится касаться и водорослей. — Рассказывает Елена Ануфриева. — В целом я изучаю экосистемы в экстремальной среде, прежде всего гиперсоленой. Интересуют как общенаучные аспекты, так и вопрос: что эти уникальные экстремальные экосистемы могут дать людям?
А что они могут нам дать?
На эти экосистемы во всем мире смотрят как на основной резерв развития многих отраслей биотехнологии. Я сейчас занимаюсь гиперсолеными водоемами — такими, как Мертвое море. Так вот, эти водоемы сыграли очень важную роль в развитии разных цивилизаций, которые использовали их для добычи соли. Соль, как вы знаете, в древние времена ценилась дороже золота. На берегах «китайского Мертвого моря» — озера Юченг — зародилась китайская цивилизация. Я, кстати, на нем работала. Соль там начали добывать более 5 тысяч лет назад. У майя соль играла роль валюты. Чуть позже стали использовать лечебные грязи таких водоемов. Вы знаете, что такие грязи являются результатом функционирования всей уникальной экосистемы? Если соленость уменьшается, то состав организмов экосистемы меняется, и образование лечебных грязей прекращается. В Крыму в результате человеческой деятельности соленость резко понизилась в ряде озер, и все они потеряли лечебные свойства. Примеры этого — озера Кызыл-Яр, Мойнаки, где наша команда работает уже не один год. А сейчас весь мир начинает осознавать огромные перспективы таких водоемов для развития аквакультуры и новых биотехнологий.
Как появилось понимание, что стоит заниматься именно кладофорой? Ведь в одном только Черном море обитает не меньше сотни разновидностей водорослей.
Мы не занимаемся Черным морем как таковым. В гиперсоленых водоемах — озерах и лагунах, которых в Крыму много, зеленая нитчатая водоросль кладофора часто оккупирует огромные площади. Водоросль создает плавучие и донные маты, своеобразные коврики, где в изобилии обитают животные.
Еще до меня ведущие ученые нашего проекта Николай Шадрин и Александр Празукин заинтересовались кладофорой и начали изучать ее как важный компонент экосистем исследуемых водоемов. Мы вместе стали думать, как этот гигантский восполняемый ресурс можно использовать в медицине. Этому мы посвятили две статьи в ведущих международных журналах.
Гиперсоленые воды не только встречаются в природе, но и генерируются как побочный продукт при опреснении морской воды. Опреснительных заводов в мире уже 16 тысяч. Не обойтись без них и аридным — засушливым — регионам России. Сбрасывать образующийся рассол в море — значит наносить ущерб морским экосистемам. Но можно его использовать. Перспективы у акваультуры гиперсоленых вод есть, и наш проект работает на их реализацию.
Как можно использовать этот рассол?
Для создания системы, где гиперсоленость постепенно увеличивается от пруда к пруду. В первых трех-четырех-пяти таких прудах можно культивировать ценные организмы и получать биомассу для разных целей. А в последних прудах системы можно осаждать соли — ценное сырье для химической промышленности.
Насколько распространено использование водорослей в нашей стране?
Использование водорослей в России имеет давние традиции. Вспомним получение агар-агара — растительного аналога желатина — из морских водорослей. В то же время использование водорослей в стране не очень популярно. Почему? Инерция мышления, боязнь нового, непонимание перспектив. Что касается конкретно кладофоры, то ее успешно используют в некоторых странах Юго-Восточной Азии: в пищевых и лекарственных целях, для получения биогаза, в качестве удобрений и корма для скота.
Кладофора умудряется спокойно существовать и в пресной, и в очень соленой воде. Как она это делает?
Разные виды обладают разными биохимическим адаптациями, связанными с синтезом тех или иных веществ. В очень соленой воде идет интенсивный синтез осмолитов — веществ, защищающих организм от неблагоприятных воздействий. Кстати, осмолиты тоже используются в медицине.
Верно ли, что специально разводить кладофору не требуется, потому что она сама успешно размножается в невероятных количествах?
С одной стороны так, с другой — все можно вычерпать, да и стабильности в природе нет. В ряде стран уже начаты работы по культивированию кладофоры. Тем более, культивирование кладофоры с ценными видами ракообразных повышает их выход и делает аквакультуру более дружественной окружающей среде.