ПОДМОСКОВЬЕ  В  ЛИЦАХ

Накануне Нового года в областном Доме правительства именной премии губернатора Московской области Бориса Громова в номинации «За достижения в области науки» был удостоен пущинский ученый, кандидат биологических наук, руководитель группы лесной биотехнологии Филиала института биоорганической химии РАН Константин Шестибратов. Он единственный номинант в Московской области, получивший награду такого ранга.

 

А началась его научная деятельность, можно сказать, в  шестом классе. Именно тогда любознательный школьник увлекся энтомологией: читал рассказы известного ученого и писателя Жана­Анри Фабра, собирал бабочек, стрекоз, жуков, пауков. Увлечению способствовало и то, что дом, где жила семья мальчика, стоял у самого леса на окраине  городка Горячий Ключ в Краснодарском крае. Мальчик собирал коллекцию, каждый раз удивляясь необыкновенному рисунку крылышек насекомых, делал идентификационные описания на бирочках. Однажды, найдя неизвестного ему жука, искал его название в справочниках, расспрашивал учителей, но ответить ему смогли только сотрудники редакции «Юный натуралист».

Затем было увлечение птицами.  На смену сачку и скляночкам пришли  бинокль и кассетный магнитофон. С новым снаряжением подросток перемещался по разработанному маршруту, стараясь записать на кассету как можно больше голосов пернатых, при этом внимательно рассмотреть их, указать вид, повадки, окрас и внести данные в специальную тетрадь…

           Дипломную работу студент биофака Кубанского государственного  университета Константин Шестибратов посвятил контролю за орнитофауной в Краснодарском аэропорту. Дело в том, что в те годы при взлете и посадке по вине птиц страдал каждый десятый самолет. Чаще всего это заканчивалось вмятиной обшивки. Бывали случаи, что при столкновении с воздушным судном чайку с такой силой затягивало воздушным потоком в турбину, что вслед за отлетевшей лопастью полностью разрушалась и турбина, из­за чего приходилось совершать вынужденную посадку.

Дипломник собирал информацию «по средней численности птиц, их видовому составу, гнездованию, по маршрутам суточных и сезонных миграций и ближайшему месту кормления – оно, как правило, находилось на свалке, близ взлетно­посадочной полосы»… Материалы научной работы и рекомендации выпускника были переданы аэродромной службе.

Между биофаком КубГУ и Пущинским научным центром существовали давние связи. Студенты и выпускники вуза под руководством наших ученых выполняли курсовые и дипломные работы. Молодой специалист решает продолжить образование в Пущино. Но здесь, к сожалению, орнитологией не занимаются… Есть другие перспективы, например, генная инженерия, биохимия, молекулярная биология и биотехнология. И обучаясь в магистратуре, затем в аспирантуре, он останавливает свой выбор на биотехнологии растений.

Восемь лет исследований на станции «Биотрон» при Филиале ИБХ РАН позволили накопить опыт работы с растениями в искусственных условиях и защитить кандидатскую диссертацию…

С 2006 года Константин Шестибратов возглавляет группу лесной биотехнологии.

­ Сегодня двенадцать сотрудников, ­ рассказывает Константин, ­ средний возраст которых составляет 39 лет, с энтузиазмом работают не только на настоящее, но и на будущее. Наши объекты – лесные деревья, особые организмы, стоящие в живом мире обособленно и составляющие немалую часть биосферы. Их практическое значение для человека трудно переоценить.

Лесная биотехнология ­ новое перспективное направление исследований. Работа с древесными растениями проводилась и ранее, но как прикладная наука, со своими методами, целями и задачами стала развиваться недавно – за рубежом в девяностые годы прошлого века, в России ­ в начале двухтысячных.

          ­ С одной стороны, существует задача разработать методы быстрого размножения ценных форм, с другой – сохранить  биоразнообразие древесных растений в искусственных условиях – in vitro. В­третьих, создать новые формы с использованием методов биотехнологии. Необходимость решения этих трех задач и послужила толчком к появлению данного направления, к началу работы.

Объективной предпосылкой стало появление нового лесного кодекса, вступившего в действие с января 2007 года. По сравнению со старым ­ советским, он принес с собой рыночные отношения, фактически породив и нового потребителя, и новый спрос.

Что же происходит с лесом сегодня? Каждый год он сокращается на 9,4 миллионов гектаров, что сравнимо с площадью Португалии. Несмотря на то, что высадки производятся ежегодно, потребление древесины растет. По прогнозам специалистов, за десятилетие потребность в ней увеличивается на 20%, но при этом лесные площади – легкие планеты – продолжают сокращаться, и с каждым годом становится труднее дышать. Сохранить, усовершенствовать и приумножить их, и тем самым не допустить на земле негативных изменений экологии, климата и возникновения парникового эффекта – вот глобальная цель, стоящая перед учеными.

           ­ Имеет большое практическое значение получение форм с новыми свойствами для производства более качественных строевой и мебельной древесины, бумаги, целлюлозы и биотоплива. В отличие от ископаемых, например, той же руды, запасы которой не безграничны и рано или поздно закончатся, лес является единственным возобновляемым ресурсом энергии и материалов. Развитие человечества идет по спирали – свое существование люди начинали со сжигания дров, теперь же они возвращаются к этому в усовершенствованном варианте.

Сегодня из древесины можно производить альтернативное моторное топливо – биоэтанол, биобутанол. В некоторых странах владельцы машин обязаны добавлять его в расчете до 10 %, и в дальнейшем эта доля будет увеличиваться…

             Проект биотехнологии в лесном хозяйстве, так сказать, искусственного выращивания леса в пробирке,  был «рожден» пущинскими учеными во главе с академиком Анатолием Ивановичем Мирошниковым. Он, предвидя перспективы развития лесной биотехнологии, объединил ученых для реализации научных наработок.

­ Несомненно, такие исследования требуют огромных затрат и, соответственно, ваша работа должна быть оправдана. Это так?

­ Скорость клонального микроразмножения, которым пользуемся, достаточно высокая, - продолжает Шестибратов -. При размножении конкретного генотипа его свойства сохраняются, и, по сути дела, мы получаем клон от такого же исходного дерева, которое было отобрано в природе. Соответственно, начинаем с азов: подбирается элитная особь, зарекомендовавшая себя и пожившая на этом свете не менее пятидесяти лет, и разрабатывается технология размножения под этот объект.

С другой стороны, этими же методами можно получить новые формы в искусственных условиях. Например, в случае с ивой, можно сделать в ней больше целлюлозы, если изменять на уровне генома качество древесины. Она будет более ценной, так как при переработке на жидкие виды биотоплива именно целлюлоза является целевым компонентом. А есть другой ингредиент – лигнин, он мешает. Но его можно уменьшить, и очистка целлюлозы будет дешевле. Пожалуй, это основные две части нашей работы: создание новых форм и их размножение.

Константин  предлагает продолжить беседу в лаборатории. Для этого надеваем белые халаты, бахилы. Два стерильных бокса, состоящих из культуральной комнаты, где происходит процесс культивирования растений in vitro, и смежной с ней – операционной, в которой идет подготовка сосудов, питательных сред и манипуляции с растительным материалом. Здесь ведутся работы как с лиственными породами деревьев – березой, ясенем, осиной, ивой, так и хвойными ­ сосной, елью.

В культуральном помещении на стеллажах расставлено множество прозрачных контейнеров, и в них на питательных средах растет «молодая зелень»…   Вот  наша родная береза повислая. Все, что должно быть у полноценного растения, есть: корни, листья, стебли. Именно с этим материалом здесь проводят работу, совершенствуют  методы культивирования для конкретных растений ­ их быстрого размножения, получения качественного посадочного материала и его адаптации к естественным условиям. За год культивирования из одного побега в идеале можно получить до миллиона растений (!).

- Другая задача – получение новых форм с другими свойствами. Например, осина, ­ продолжает Константин и берет с полки другой контейнер с более крупными побегами и овальными листиками.­ Она интересна тем, что это самая быстрорастущая порода в нашей зоне. В современных условиях экономики любой коммерсант захочет как можно раньше получить продукцию, то же сырье для целлюлозно­бумажной промышленности, либо для биоэнергетики, либо строительную древесину. Осину можно сравнить с эвкалиптом. Если у него максимально зафиксированный на искусственных плантациях прирост древесины до 50­70 тонн с гектара в год, то у осины – до 20 тонн. С учетом того, что средний прирост по средней полосе России ­ 1­2 тонны, разница  невелика….

Готовые укорененные побеги проходят последующее доращивание и адаптацию в теплице круглогодичного использования, находящейся на территории Филиала института биохимии, неподалеку от главного корпуса. Здесь в автоматическом режиме поддерживаются освещенность, влажность, температура. В летние дни возможно охлаждение с помощью кондиционера, а в холодное время года включается обогрев. Минимальный срок нахождения растения в теплице от одного до трех месяцев, после этого его можно высаживать в открытый грунт…

В 2007 году с помощью пяти тысяч пущинских саженцев была заложена опытная лесная плантация в Нижегородской области, с 2011 года работает уже опытное производство. Группа лесной биотехнологии под руководством молодого исследователя Константина Шестибратова ­ положительный пример работы ученых, когда наука не просто выживает, а, несмотря на кризис, развивается. Вот те самые инновационные технологии, в которых сегодня так нуждается наша страна.