От окуня до батилага: карельский биолог получила два миллиона на исследование атлантических рыб

Коллектив ученых под руководством Светланы Мурзиной исследует живущие на большой глубине виды: как они адаптируются к особенностям среды, какие липиды и жирные кислоты им в этом помогают. Эти данные в будущем могут послужить и человеку, например, при разработке новых эффективных витаминных комплексов. Подробнее об исследовании — в новом материале «Республики».

Образец ткани рыбы. Фото: "Республика" / Анастасия Крыжановская

Образец ткани рыбы. Фото: "Республика" / Анастасия Крыжановская

Холодильник в одной из лабораторий Института биологии доверху заполнен небольшими тубами. В них — мелко нарезанные и законсервированные ткани разных рыб. Заведующая лабораторией Светлана Мурзина задумчиво смотрит на это богатство и наконец берет подставку с полудюжиной емкостей: образцы надо должным образом подготовить, прежде чем приступать к анализу.

Биолог Светлана Мурзина работает в КарНЦ РАН и изучает рыб северо-восточной Атлантики, обитающих в мезопелагической зоне, то есть на глубине от 250 до 1 000 метров. Главный объект исследования — липиды и жирные кислоты, которые в этих рыбах содержатся и могут быть полезны не только самим животным, но и человеку.

Светлана Мурзина. Фото: "Республика" / Анастасия Крыжановская

Светлана Мурзина. Фото: «Республика» / Анастасия Крыжановская

Недавно работу Светланы поддержали на федеральном уровне: она выиграла президентский грант для молодых докторов наук на сумму в два миллиона рублей. «Республика» выяснила, как эти деньги помогут в исследованиях и что интересного уже удалось узнать, изучая обитателей морских глубин.

Что там на глубине

Изучение мезопелагических рыб — тема сегодня более чем актуальная. Дело в том, что раньше этих животных детально не рассматривали: в поверхностных слоях морей и океанов было достаточно ресурсов, и именно на них сосредоточили интерес ученые и рыбодобывающие предприятия.

Однако лет 10 назад стало понятно, что воды у поверхности истощаются. Специалисты задумались о программах по восстановлению и сохранению ресурсов, а взоры ученых обратились к более серьезным глубинам: как обитающие там виды взаимодействуют друг с другом, как на них отражаются изменения климата, что полезного из них можно извлечь?

Поле для исследований оказалось практически безграничным.

«Мезопелагиаль — это первый слой воды после поверхностного, мезопелагические рыбы играют особую роль в экосистеме, поскольку переносят вещество и энергию с поверхностных вод на глубину, — объясняет Светлана Мурзина. — И видов там очень много, биомасса их очень высокая, биологическое разнообразие колоссальнейшее».

 

Изучение этих видов — процесс трудоемкий и технологически сложный: рыбу ведь для начала нужно поймать, а поднимать водные ресурсы с большой глубины сложнее, чем с поверхностного слоя. Но ученых это не остановило: ихтиологи стали собирать образцы разных видов, определять, сколько их, какие из них доминирующие, какие имеют коммерческое значение, а какие нет.

То, что делают Светлана Мурзина и ее коллеги, — следующий этап: ученые рассматривают биохимические характеристики обитателей мезопелагической зоны, а именно их липидные и жирнокислотные составы.

Справка «Республики»:

Липиды — большая группа органических соединений, которые выполняют важнейшие функции в организме человека и других живых существ. Так, липиды являются энергетическим резервом организма, входят в состав клеточных мембран, они необходимы для нормальной работы нервной ткани, участвуют в выработке гормонов, переносят жирорастворимые витамины.

Жирные кислоты — алифатические карбоновые кислоты, которые входят в состав липидов.

От фундаментального к практическому

Над исследованием, получившим грантовую поддержку, помимо Светланы работают еще трое молодых ученых. В лаборатории они выясняют, как липиды и жирные кислоты помогают рыбам адаптироваться к факторам среды.

Взять, например, того же морского окуня: в течение суток он может перемещаться с глубины 250 м на глубину 1 000-1 400 м. Человеку для такого погружения нужна серьезная подготовка и экипировка, а окуню эта миграция ничего не стоит. На адаптацию рыбы к подобному перепаду глубин влияет как раз липидный и жирнокислотный состав.

Чтобы понять механизмы работы липидов, ученые извлекают их из тканей и проводят анализ: определяют тип, концентрацию, смотрят, из каких жирных кислот они состоят.

«По сути, мы делаем полномасштабное биохимическое исследование всего организма, — говорит Светлана Мурзина. — Этот метод называется биохимическим профилированием».

Липидный состав определяют с помощью хроматографов. Причем эти приборы работают иногда круглые сутки: ученые с вечера загружают образцы в автосамплеры — автоматические пробоотборники, а утром снимают уже готовые результаты, которые можно сравнивать и анализировать.

 

«Автосамплеры, — говорит Светлана Мурзина, — заметно ускоряют работу: за ночь они могут обрабатывать по 30-40 проб. Это весьма удобно, учитывая, что в лаборатории ждут своего часа около 300 образцов от 12 видов рыб и 15 видов беспозвоночных, которые с ними связаны пищевыми отношениями. Все они были выловлены в промысловом районе недалеко от Гренландии — в море Ирмингера».

Исследование карельских ученых фундаментальное: в Институте биологии по сути создают базу знаний о свойствах того или иного вида. Но в будущем эти данные уже могут пригодиться для практических целей — в фармакологии, аквакультуре.

Собственно, первые результаты с прицелом на практику уже есть, и получил их аспирант Виктор Воронин: он выяснил, какие из исследуемых видов можно перерабатывать на корм для рыб, а какие нельзя, потому что организм малька такую пищу не усвоит.

Помимо всем известного окуня в лаборатории изучают гораздо менее изученные виды рыб. Какие-то из них сегодня не имеют промыслового значения, но после детального их изучения картина может измениться. Фото: "Республика" / Анастасия Крыжановская

Помимо всем известного окуня в лаборатории изучают гораздо менее изученные виды рыб. Какие-то из них сегодня не имеют промыслового значения, но после детального их изучения картина может измениться. Фото: «Республика» / Анастасия Крыжановская

Или вот производство биодобавок. Всем известно, какой пользой обладают жирные кислоты омега-3: они способствуют развитию нервной системы, поддерживают здоровье органов зрения, их используют при лечении когнитивных расстройств. Эти вещества в большом количестве извлекают как раз из морской рыбы.

«При этом последние сведения демонстрируют, что эффект омега-3 кислот можно усилить, если к ним подобрать основу, на которой они раскрываются в полной мере, — объясняет Светлана Мурзина. — И нет ничего лучше, чем обратиться к природе: в организме ведь все сбалансировано. В окуне-клюваче, например, содержится большое количество жирных кислот омега-3 ряда, но достаточно и других жирных кислот. Мы их фиксируем, идентифицируем, высчитываем соотношение и определяем биологический эффект, чтобы природный образец можно было использовать для создания более эффективных препаратов».

***

Ткани рыб, которые сегодня исследуют в Петрозаводске, предоставили Институт океанологии РАН и Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии. В прошлом году карельские ученые хотели сами отправиться в экспедицию за образцами, но помешал коронавирус.

Как обернутся дела в этом году, пока не до конца понятно. Но Светлана и ее коллеги всё же надеются, что выйти в море удастся, тем более что теперь у ученых есть грант, который можно частично потратить на полевые работы.

«Росрыболовство и Российская академия наук проводят масштабные исследования мезопелагической зоны, — говорит Светлана Мурзина. — У них есть свои суда, свой научный флот, и сейчас мы ведем переговоры, чтобы войти в состав команд в экспедициях».