Коллектив сотрудников МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством заведующей кафедрой микробиологии биологического факультета, члена-корреспондента РАН Елизаветы Бонч-Осмоловской реализует новый научный мегапроект по анализу микробиомов почв, растений и беспозвоночных животных экстремальных местообитаний нашей страны. В анализ микробиомов вовлечены школьники, студенты и волонтёры из разных регионов РФ. Работа проводится при поддержке Минобрнауки России в рамках Национального проекта «Наука и университеты».
Поиск ценных для промышленности и фармакологии ферментов и микробных метаболитов — одна из актуальнейших задач современной биотехнологии. До массового распространения методов чтения геномов – секвенирования – микробиологи, конечно же, тоже выделяли из разных местообитаний культуры микроорганизмов и изучали их. Однако, таким методом удавалось изучить менее 1% разнообразия, а устройство микробных сообществ было ещё более затруднительным.
Удешевление и распространение этого способа позволяет секвенировать метагеномы микробных сообществ – суммарные геномы всех микроорганизмов в исследуемом местообитании, а методы биоинформатики — разбирать метагеномы на составляющие, собирать из них полные геномы отдельных микроорганизмов и даже находить гены, кодирующие ценные для человека белки. Последние наиболее часто встречаются у микроорганизмов, которые живут в необычных экосистемах.
Учёные МГУ решили сфокусироваться на изучении именно таких микробиомов, вооружившись арсеналом методов последнего поколения. В первую очередь, анализируются микробиомы высокогорных растений Кавказа, беспозвоночных животных Белого моря и микробных сообществ горячих источников и термальных площадок Камчатки. Работы предстоит еще много, однако уже сейчас можно сказать, что такой подход оказался верным. Первые результаты метагеномного анализа позволяют утверждать, что микробы из экстремальных местообитаний действительно умеют синтезировать белки с высочайшим практическим потенциалом. В частности, выявлены ферменты, представляющие огромный интерес для пищевой и косметологической промышленности.
Почти все этапы работы проходят с вовлечением волонтёров в научные работы. «Представители научного волонтерства – в основном школьники и студенты младших курсов – участвуют в сборе образцов, а также в анализе полученных биоинформатических данных, характеризующих микробные сообщества и входящие в них микроорганизмы, — поясняет руководитель проекта Елизавета Бонч-Осмоловская. — Вовлечение волонтеров оказалось таким масштабным, что для координации соответствующих работ мы в МГУ даже создали специальный Центр научного волонтерства. В 2022 году в работе по программе приняло участие больше 2000 человек из 121 населенного пункта России. Использовались разнообразные формы взаимодействия с участниками: дистанционные мастер-классы, семинары на биологическом факультете МГУ, очные занятия на базе московских школ, научных летних лагерей и экспедиций, площадок научно-образовательных мероприятий (Фестиваля “Наука 0+” в Москве и Всероссийского конкурса по микробиологии “Невидимый мир” в Нижнем Новгороде). В Международный день микроба, 17 сентября, был проведен конкурс “Портрет микроба”, участники которого показали презентации о свойствах микроорганизмов, обнаруженных с помощью молекулярно-биологических и биоинформатических подходов. Благодаря участию в программе, студенты и школьники знакомятся с современной микробиологией и ее новейшими подходами, позволяющими быстро и эффективно получать достоверную информацию о неизвестных ранее микроорганизмах».
Проект реализуется в рамках инициативы Десятилетия науки и технологий «Научное волонтерство». Это комплекс мероприятий, благодаря которым школьники, студенты и все желающие могут принять участие в экспериментах и исследованиях. Волонтерство в научной среде позволяет не только познакомить талантливую молодежь с наукой и повысить информированность широких слоев населения об актуальных научных проектах, но и объединяет усилия исследователей, разработчиков, педагогов и других специалистов научно-технологического профиля и граждан для решения важнейших задач развития общества.