Главная

Интервью с микологом, инженером сектора биостойкости Лаборатории исследований неметаллических материалов на климатическую, микробиологическую стойкость и пожаробезопасность Татьяной Викторовной Бобыревой.

Выпускница кафедры микологии и альгологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, за три года работы в ВИАМ она успела стать хранителем всего микологического депозитария института и внести свой вклад в международное научное сотрудничество как активный участник исследовательской программы ВИАМ на Кубе.

- Татьяна, за три года работы в ВИАМ вы выросли до ученого, принимающего участие в важном международном проекте. Поделитесь, пожалуйста, секретом.

- Я простой инженер лаборатории сектора биостойкости. В ВИАМ я занимаюсь исключительно грибами, поскольку микология – моя специальность. Конечно, придя сюда студенткой магистратуры биофака МГУ, я не знала, насколько большие – поистине международные масштабные исследования – меня ожидают. Но оказалось, что грибы могут оказывать значительное влияние на авиаматериалы.

Основное время моей работы занимает поддержание депозитария грибных культур: ВИАМ хранит почти 200 штаммов микроскопических грибов или микромицетов, с поправкой на хранение их в нескольких повторностях.

Помимо хранения и изучения микромицетов, я занимаюсь испытаниями материалов на грибостойкость, и в последнее время, действительно, появился очень интересный проект, связанный с Кубой, где совпали научные интересы как минимум двух континентов.

Это крайне интересная работа, развивающаяся при поддержке РФФИ. С нашей стороны проектом руководят – Генеральный директор ВИАМ, академик РАН Евгений Николаевич Каблов, Сергей Юрьевич Скрипачев и Михаил Исаевич Дасковский. Но на самом деле практически весь ВИАМ, все мои коллеги активно принимают участие в этой интересной работе. Кубинская наука представлена Центром экологических исследований Сьенфуэгос.

В основе этой работы лежат классические натурные исследования: материалы (герметики, резины, лакокрасочное покрытия, металлы) находятся в условиях, приближенных к эксплуатационным. Наши методики соответствуют международным протоколам. Мы не придумываем для образцов каких-то специальных испытаний, ничем их специально не заражаем – они просто помещены в стенды и ждут, когда мы их снимем. Вся деструкция материала, если она произойдет, будет исключительно за счет кубинских штаммов микромицетов и факторов внешней среды. И именно этот момент составляет для нас научный интерес.

- Расскажите подробнее о сути и цели этого исследования.

- Для этого необходимо сделать небольшое отступление. Сектор биоповреждения материалов, который я представляю, рассматривает это направление науки с точки зрения защиты нужных материалов. Но проблема куда более многогранна. Наша простая с виду тематика – развернутая на Кубе классическая флористическая работа, находится на острие науки. Она включает в себя, по сути, два разных направления: при попытке узнать, как защитить материал, мы попутно получаем богатый пул знаний – как разлагать ненужные материалы (то самое безотходное производство zero-waste). Поэтому цели наших исследований на Кубе – защита и утилизация. И во всех случаях нам помогают грибы.

- Почему Куба? Российские штаммы грибов сильно отличаются от кубинских?

- Не просто так наши материалы заражаются кубинскими грибами. Как ни странно это может показаться, и этот предмет представляет для нас фундаментальное значение, потому что по активности разрушать материалы могут различаться даже разные штаммы одного вида. Именно это мы и хотим выяснить. У нас есть огромный опыт подобных испытаний в России – они проходили в различных климатических условиях – в Мурманске, Подмосковье, Мордовии (умеренный континентальный климат), в Сочи (субтропический климат) и теперь на Кубе – в условиях тропиков (это, кстати, и ответ на вопрос – «почему Куба?»). Именно тропический климат создает идеальные условия для развития грибов (точно такие мы создаем при лабораторных исследованиях): почти 100% влажность и средняя  температура 28°С. Мы очень ждем результатов. Если эти штаммы окажутся более агрессивные, чем наши, то это будет поводом для продолжения фундаментальных исследований.

Уже на данном этапе работы мы заметили любопытный факт. На территории России в разных климатах чаще всего встречались представители рода Penicillium – собрата того самого знаменитого гриба, давшего антибиотик пенициллин и Penicillium camemberti  – «благородная» плесень, которая делает неповторимым вкус известного сыра Камамбер, а также Penicillium roqueforti – голубая плесень на сыре. На авиаматериалах эти «съедобные» плесени встречаются, если кто-то не очень аккуратно лакомился обедом. На наших поверхностях мы находим Penicillium funiculosum, очень красивый – из его гиф образуются пучки, напоминающие по форме волшебные звездочки. Этот гриб окрашивает питательную среду в красный цвет – то есть, помимо коррозионных повреждений, присутствие такого гриба на лакокрасочных покрытиях чревато эстетическими повреждениями материала.

Другие, характерные для российских широт, грибы рода Aspergillus  – представитель этого рода – знаменитая черная плесень – Aspergillus niger – может, кстати, вызывать аспергиллез легких. Этот же гриб частенько поражает ободок стиральной машины и также любит резину на других изделиях, в том числе и авиационных. И Aspergillus, и Penicillium как самые распространенные грибы, вызывающие порчу материалов на территории России, входят в наборы испытаний материалов по отечественным и зарубежным стандартам.

Но уже сейчас после первого снятия образцов на Кубе мы выяснили, что там наиболее распространен представитель иного рода – Cladosporium. И это неожиданный для нас результат. Грибы этого рода нередко нам встречались, но не доминировали в таком количестве. Представители этого рода не входят в набор грибов для испытаний материалов на грибостойкость. А между тем, среди в целом агрессивных представителей Cladosporium встречается коварный Cladosporium resinae, который опасен для авиатоплива. Хотя о родовой принадлежности именно этого гриба сейчас спорят биологи.

Экспозиция на Кубе, а это край лесного массива, вообще характеризуется очень высокой заспоренностью воздуха – почти 500 КОЕ /м³. У нас в России в схожих природных условиях атмосфера почти идеально чиста.

- А в какой атмосфере расположился на Кубе наш эксперимент?

- Наша площадка находится недалеко от города Сьенфуэгос. Натурные исследования не так просты, как кажется на первый взгляд. Экспонирование материалов требует определенных условий, типичной для данного региона растительности. В пригороде Сьенфуэгоса на границе с местным тропическим лесом мы поставили свои домики-стенды, которые чем-то напоминают теплицы. Стенд защищает от ветра и осадков, сделан из прозрачного оргстекла, внутри полочки, на которых прикреплены образцы материалов.

-Зачем закрывать стенды от непогоды?

- Это имитирует условия хранения. Именно в таком периоде, когда техника не эксплуатируется, возникает наиболее сильное повреждение материалов. Мы следуем ГОСТ 9.053–75 для таких испытаний и принятой во всем мире методике. Необходимо выбрать место без промышленных загрязнений, затененное, с типичной растительностью региона и резервуаром воды (в нашем случае им стала периодически наполняющаяся осадками канава), удобное для длительного экспонирования. Мы практически неделю кропотливо размещали наши материалы, познакомились и с местными учеными, и с местными москитами, сорокаградусной жарой и влажностью 90%.

- Такие условия, кстати, не создают опасность для ученых?

- Стенды находятся настолько близко к лесу, что столкнуться с местной флорой и фауной вне научного интереса, действительно, очень просто. И это весьма волнительно. На Кубе огромное количество уникальных эпифитных растений, водятся колибри, огромные игуаны, пеликаны. Один пеликан с подбитым крылом жил на площадке, где мы работали, у охранника, и очень дружил с котом, вычесывал ему шкурку. Среди моих «достижений» - встреча с мертвой игуанообразной ящерицей – я не заметила и почти наступила на нее.

Еще там встречаются коварные колючки под названием «марабу». Фактически, это шипы травянистого растения, которые насквозь протыкают подошву кед, что я и испробовала на себе, невольно, конечно. В следующий раз надену обувь с более толстой подошвой.

- То есть туда придется еще поездить?

- Проект рассчитан минимум на три года. Мы хотим проследить последовательное биообрастание материалов. Всего запланировано четыре съема материалов. Первые образцы были сняты после семи месяцев – в августе 2019 года. Сейчас прошел год и три месяца – мы в самом начале пути. Но уже имеем 13 штаммов с Кубы, которые будем изучать.

- Что происходит со снятыми материалами?

- Мы переносим отпечатки с материалов на питательные среды, смотрим обсемененность этих материалов – сколько там колоний, к какому виду они принадлежат, делаем флористический анализ.

Мы надеемся проследить суксессионные изменения – как происходит последовательная смена своеобразного ценоза микроорганизмов в данном случае на материале, так как материал, с точки зрения гриба и биосферы – это абсолютно новый субстрат без аналогов в природе. Гриб получает новую незнакомую доселе неколонизированную поверхность. Материал может подходить или наоборот – не подходить для питания гриба. Грибы могут использовать его непосредственно как источник питательных веществ – углерода, азота, серы. А могут испортить случайно: развиваясь за счет посторонних загрязнений, грибы могут разрушать материал метаболитами – продуктами жизнедеятельности.

Как поведет себя новый материал в контакте с грибом, нам неизвестно. Потому что вся ферментативная система грибов очень хорошо приспособлена к природным материалам – например, к дереву. Либо натуральным тканям, натуральному каучуку – они уже отработали это умение на каучуковом дереве.

- Сколько всего новых для грибов материалов испытывается сейчас?

- 4 марки герметика , 4 резины, 2 лакокрасочных покрытия, 2 марки металла – алюминий и сталь. Этот набор постоянный, что важно, чтобы можно было сравнить результаты с итогами предыдущих исследований, в том числе из разных климатических зон. И это фундаментальный задел для дальнейших исследований. Если результаты будут интересны, мы перейдем от флористического анализа к работе со штаммами – скорее всего с Cladosporium.

- Грибы исследуются вами на месте или прилетают сюда, в Москву?

- В подобных полевых работах основная проблема заключается в том, что развернуть полноценную лабораторию в лесу очень сложно, а иногда и невозможно. Поэтому все лабораторные манипуляции мы производим в нашем институте. Материалы осматриваем под микроскопом, выделяем непосредственно выросшие колонии, а также  делаем отпечаток на твердые питательные среды. Подсчитываем количество микроорганизмов, выделяем каждый отдельный микроорганизм из смеси в чистую культуру (а это может получиться не с первого раза), только после этого можно делать выводы. Здесь важно мастерство человека, универсальной техники не существует. Вся эта работа умножается на повторности материалов, сред для культивирования и морфологических и физиологических особенностей каждого микроорганизма. В общем, работа кипит.

- Работа кубинских коллег отличается от нашей?

- Куба – страна контрастов, точнее и не скажешь. Потому что при достаточном количестве социальных и экономических проблем они не запускают науку. Нам удалось выстроить работу с грибами, исследование которых на Кубе единичны. Это касается и биодеструкторов, и фитопатогенов, просто флористических работ – их очень мало.

Меня впечатлила достаточно развитая лаборатория наших коллег. Прекрасное оборудование, сопоставимое с ВИАМовским, а у нас оно ого-го какое – можно сказать, лучшее из возможного! Но при этом у них дефицит расходных материалов – носиков для пипеток, реактивов для питательной среды, игл для посевов. Стоит хороший ламинар, огромный термостат, но нет элементарных чашек Петри.

Поэтому огромная часть работы состояла в том, чтобы показать коллегам, как работать руками (а без расходных материалов возможности для тренировки практически нет).

Расширяя горизонты своих представлений о биодеструкторах и их методах, мы в то же время сами выступаем учителями. Например, один из этапов сотрудничества с Кубой – как раз научить их сохранять грибы для последующего изучения. При обычном хранении штаммы теряют свою активность, а для нас это решающий фактор. Разные способы хранения не подходят для всех грибов. Не все штаммы могут пережить лиофилизацию (один из способов культивирования – заморозка при низком давлении). И здесь мы столкнулись с неожиданным препятствием. В качестве криоконсерватора мы внесли в протоколы обычное коровье молоко (в Москве мы всегда можем достать его нужной жирности) – оно существенно повышает выживаемость грибов. Но оказалось, что купить нормализованное молоко на Кубе большая проблема, а молоко из-под коровы нам не подходит. С трудом нам удалось найти пачку импортного продукта жирностью 3% за валюту! Это тот случай показывает, что в необычной обстановке даже самые тривиальные для нас методы криоконсервации могут быть не реализованы. А значит, надо что-то изобретать еще.

- А зачем куда-то ехать, если сегодня можно все воспроизвести в лаборатории?

- Натурные испытания дают наиболее правильное представление, как материал ведет себя в условиях хранения. Но такие испытания продолжительны по времени. Не всякий производитель материалов сможет ждать несколько лет. Поэтому, действительно, часто мы проводим лабораторные испытания: материал помещается в идеальные для грибов условия и заражается спорами по ГОСТу. Набор грибов-деструкторов наносится на материалы уже в виде готовой суспензии в равноценных пропорциях. Но возникает проблема: они не встречаются в природе в таком идеальном соотношении. Это минус лабораторных испытаний, когда не учитывается конкурентность грибов между собой, они могут подавлять друг друга, и тем самым мы можем получать немного искаженные данные.

На Кубе мы не добавляем готовый набор. Грибная ассоциация с налаженными связями представляет интерес в своем естественном состоянии. Мы дожидаемся их естественного появления и развития. В этом смысле Куба – рай для биолога.

- Почему?

- Известно, что здесь целых 13 типов почв. И такая база весьма подходит для нашего второго направления, о котором я упомянула раньше – утилизации материалов. Идея этого проекта, который пока только планируется, в сопоставлении биоразлагаемости пластиков и пленок в зависимости от типа почвы и почвенного микробного сообщества. У кубинской стороны есть интерес и к данной теме. А помогут нам в этом наши же грибы.

- Значит, ВИАМ на Кубе надолго? Уже учите испанский?

- Конечно, мы не в совершенстве знаем испанский. А наши кубинские коллеги тоже еще учат английский язык. В первые дни нашего пребывания на Кубе даже произошел весьма курьезный случай. «Паралич, паралич», – услышали мы, как-то присев на отдых около своих стендов. Конечно, испугались. Но так и не поняли – с кем случился «паралич». Оказалось, что вблизи нашего стенда произрастает ядовитое растение, которое у некоторых чувствительных людей вызывает нейродермит и даже поражение нервной системы. Но все закончилось благополучно.

В любом случае – общий язык мы уже нашли! И при этом давно. По улицам Кубы до сих пор ездят наши старые добрые «Москвичи» и другие образцы советского и российского автопрома, те же «КАМАЗы». Поэтому наши исследования, помимо авиационной отрасли, пригодятся и для сохранности всей техники, сделанной с применением российских материалов, которую на Кубе, судя по всему, весьма ценят.