За последние 10 лет в микробиологии произошли революционные изменения, потому что до этого момента наука работала с микроорганизмами, которые можно выращивать: брали чашку Петри, заселяли туда микроорганизмы и работали по принципу: сколько там микроорганизмов, каких и так далее. Это была классическая микробиология.
Однако Сергей Николаевич Виноградский, работая с микроскопом, говорил, что оценка, которую дают классические микробиологи (примерно 1 млн клеток на 1 г почвы), занижена, по крайней мере, в 1000 раз. На самом деле, там миллиарды микроорганизмов, но ему мало кто верил. Сейчас мы понимаем, что он был прав.
Сами микробы выделить из почвы мы не можем, потому что они не растут на том, что мы им предлагаем, но в будущем мы сможем подобрать среду, и микробы станут культивируемыми. Сейчас мы работаем с некультивируемыми микробами.
Выделяются остатки ДНК, которые находятся в почве, ДНК амплифицируется, то есть увеличивается количество ее участков, а затем с помощью биоинформатических программ собираются последовательности. Примерно так собираются геномы микроорганизмов в почве. И мы можем дать характеристику уже не 5% (как в классической микробиологии), а 95-97%, а то и 99% всего, что находится в почве.
Сейчас стало совершенно понятно, что дело не в том, какие микроорганизмы там находятся. Это, конечно, важно, но гораздо важнее, какие гены они содержат, потому что сообщества микроорганизмов только в таком виде в почвах и живут.
У членов этого сообщества свои собственные функции, скажем, азотфиксация, фотосинтез, окисление железа и так далее, которые позволяют выжить всему сообществу. И когда мы вносим наши микробные препараты в почву, надо хорошо понимать, что они попадают не просто на растение, а в микробное сообщество почвы, и мы должны думать о том, что наши микроорганизмы должны вписаться в уже состоявшееся микробное сообщество, в этот консорциум, тогда они и будут эффективно работать.
Теперь мы можем выделять не только ДНК, но и РНК из почвы, то есть смотреть, как экспрессируются эти гены, которые там находятся. Транскриптомы микробных сообществ – это тоже предмет изучения. Используя эти молекулярные методы, можно следить за состоянием почвы. Мы озабочены сейчас тем, чтобы найти маркеры плодородия, то есть по каким позициям комплексно оценивать плодородие почвы. Думаю, что проблема решаема.
Далее мне бы хотелось поговорить про работы Валерия Ивановича Кирюшина, известного нашего земледельца и очень хорошего, на мой взгляд, ученого, который все время ставит вопрос следующим образом: вы даете агрохарактеристики почвы (агрохимики, агрофизики, снимки с космоса), и все это накладывается одно на другое, и возникает вопрос: «А какая характеристика главная? На что ориентироваться?» Так вот, ориентироваться можно как раз на состав микроорганизмов и на их поведение, потому что это будет комплексный ответ на то, что мы делаем с почвой.
Вот такого рода работы мы всячески пытаемся внедрить. Конечно, нужна серьезная аппаратура, но далеко не для решения всех вопросов. Иногда достаточно ПЦР-анализа, и характеристика будет понятна. Так что давайте вместе это дело попробуем освоить. Я, как декан факультета биологии Санкт-Петербургского университета, готов рассмотреть вопрос о подготовке дополнительного образования, где объединим усилия самых разных ученых, чтобы они подготовили курс, позволяющий овладеть данными современной микробиологии.
Хочу отметить, что разрешающая способность микробиологического анализа увеличилась в 1000 раз, поэтому наша с вами задача овладеть этими знаниями и практически их использовать.
