Лазерная инженерия микробных систем и расширение сфер ее применения

В настоящее время методами метагеномики установлено, что более 99% микроорганизмов из природных местообитаний не культивируются обычными способами. Подражая астрофизикам, биологи стали называть эту частьбиологической системы своей “темной материей”. Некультивируемые микроорганизмы могут находиться в пассивном состоянии в виде спор или быть частью симбионтов - экологических сообществ микроорганизмов. Причина“некультивируемости” - разрушение среды обитания при выделении отдельных микроорганизмов или выделение одновременно нескольких антагонистических видов, из которых выживает лишь один. Пробудить “темную”биологическую материю, то есть, выделить отдельные жизнеспособные микроорганизмы, охарактеризовать их и определить условия, в которых они могут развиваться - является чрезвычайно актуальной задачей современной науки.Для ее решения коллектив заявителей проекта предлагает с помощью импульсного лазерного излучения реализовать прямой перенос на питательную среду микроскопических объемов вещества, содержащих лишь отдельныемикроорганизмы. Заявителями проекта недавно были опубликованы пионерские работы, показавшие возможность лазерной инженерии микробных систем (ЛИМС) значительно расширить список культивируемых микроорганизмов,используя новую технологию. Ее отличительная особенность состоит в сохранении естественного окружения микроорганизма, что способствует его выживанию, а также в стимулирующем воздействии сопровождающихфизических факторов, таких как импульс давления, ускорение, фотооблучение. Такой подход позволяет убрать нежелательные взаимодействия между антагонистичными микроорганизмами благодаря пространственномуразделению микролокусов, а в отдельных случаях, может инициировать размножение микроорганизмов, стимулируя их выход из пассивного состояния. Мы уверены, что предлагаемая технология имеет значительный потенциал для практических приложений в различных отраслях экономики страны, а также представляет интерес с точки зрения фундаментальной науки о биотах, в частности, метагеномики.В рамках заявляемого проекта предполагается решить несколько физических, технологических, биофизических и микробиологических задач: определение влияние некоторых физических факторов (импульсное давление,импульсное лазерное облучение) на развитие микробиологических систем и поиск оптимальных параметров лазерного воздействия с точки зрения эффективности выделения (скрининга) чистых микробных культур;исследование возможности реализации метода ЛИМС без поглощающего металлического слоя на донорной пластинке. С помощью созданного экспериментального стенда для ЛИМС планируется выделить и исследовать новые и редкие микроорганизмы из широкого круга экстремальных и экзотических местообитаний (арктический грунт, тропические почвы, илы, гидротермальные источники), а также провести исследования по выделению новых продуцентовантибиотиков, разделению неразделимых обычными способами природных и лабораторных микробных консорциумов, выполнить анализ симбиотических зоомикробных ассоциаций на примере почвенныхбеспозвоночных. Все запланированные результаты будут соответствовать мировому уровню развития современной науки, а в ряде случаев превышать его.