фитохимического и фармацевтического потенциала лишайников и мхов Антарктики по Государственной программе «Научно-инновационная деятельность Национальной академии наук Беларуси» (подпрограмма «Развитие деятельности белорусской антарктической станции»).

Без преувеличения, Антарктида – не только самый холодный континент, но и самый загадочный регион мира. Может даже показаться, что величественная и пронзительная красота здешних мест необитаема. Но это не так! Несмотря на сложность экологических условий, всемогущая жизнь берет свое и в Антарктиде: на суше встречаются насекомые и паукообразные; подводный мир богат рыбой и зоопланктоном, особенно крилем; тюлени снуют в холодных водах за добычей, не брезгуя и зазевавшимися пингвинами, которые на побережье собирают птичьи базары, напоминающие причалы; буревестники и поморники делают облет своих территорий, взмывая то ввысь, то бросаясь в темные холодные воды. Водоросли, микроорганизмы.. Это, естественно, не полный перечень существ, обитающих в Антарктике и ждущих своих первооткрывателей… Но наиболее поразительным является то, что а на свободных ото льда территориях обитают пионеры наземной растительности – лишайники и мхи -– представители криптогамной флоры.

Для ученых такая манифестация жизни в Антарктиде нуждается не только в оценке ее биоразнообразия, мониторинговых исследованиях и охранных мероприятиях, но и в понимании причин столь феноменальной устойчивости к экстремальным условиям и того, как это можно использовать. В подобном контексте исследования фитохимического и фармацевтического потенциала криптогамной флоры находятся в тренде мировой науки: химический состав и зависимые от него медико-биологические свойства лишайников и мхов широко исследуются в России, странах Балтии, США, Великобритании, Индии, Японии, Китае, Корее и других странах с целью создания на этой основе лекарственных средств различного назначения. Однако антарктические криптогамы остаются недостаточно изученными в силу их малой доступности.

В Беларуси подобные исследования начаты в Институте экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси в рамках одного из проектов вышеуказанной подпрограммы. Они осуществляются на стыке наук, таких как метаболомика, физиология и биохимия растений, фитохимия, фармакология, иммунология, экспериментальная онкология и др. Наш творческий научный консорциум составляют организации-соисполнители Институт биоорганической химии НАН Беларуси и РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии.

Важно подчеркнуть, что к этому проекту мы шли почти 10 лет. В сотрудничестве с учеными из Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН (Санкт-Петербург), Института биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения РАН (Якутск, Республика Саха, Россия), Центра исследований Антарктики Великобритании (British Antarctic Survey, Кэмбридж, Великобритания) было установлено, что некоторые белки, в частности гликопротеины семейства лектинов, аминокислоты, полисахариды, специфические фенольные соединения лишайников задействованы в механизмах биохимической адаптации к экстремальным условиям Арктики и Антарктики, в том числе на границе ареала. Интересным представляется и тот факт, что в составе полярных лишайников присутствуют все необходимые фотосинтетические пигменты для реализации процесса фотосинтеза даже при очень низких отрицательных температурах. Оказалось, что в лишайниках Западной (Морской) Антарктики, где относительно мягкий климат, формируется более высокий уровень метаболизма по сравнению c образцами из Восточной (Континентальной) Антарктики, отличающейся самыми суровыми климатическими условиями. При этом в лишайниках из Континентальной Антарктики возрастало содержание аминокислот, выполняющих осмопротекторные, мембранотропные, антиоксидантные и криопротекторные функции; спектр специфических лишайниковых веществ был более узким и представлен соединениями, которые обладали преимущественно антиоксидантными свойствами. Установлены виды лишайников, перспективные для биоиндикации содержания тяжелых металлов в Морской и Континентальной Антарктике, что может быть использовано при мониторинге экологического состояния этих регионов.

Исследуемые метаболиты лишайников характеризовались и фармацевтическим эффектом. Например, из нескольких видов лишайников семейства Cladoniaceae получены субстанции, обладающие противоопухолевым и иммуномодулирующим действием, а также бактериостатическим эффектом в отношении патогенных микроорганизмов рода Salmonella и возбудителя туберкулеза Mycobacterium tuberculosis.

Наши исследования фитохимического и фармацевтического потенциала криптогамной флоры Антарктики стали возможными благодаря прежде всего Белорусским антарктическим экспедициям в наиболее суровые районы антарктического континента – в Восточную Антарктику, и белорусским полярникам Ю. Гигиняку и Е. Корзуну (НПЦ НАН Беларуси по биоресурсам), которые собирают образцы флоры и фауны Антарктиды для многообразных исследований. Благодаря им в нашем институте создана коллекция антарктических лишайников, которая пополняется новыми видами. Ее куратор, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук, доцент А. Яцына, обладает огромным опытом таксономического определения видов, что является условием успешных фитохимических и биохимических исследований лишайников.

Иногда можно услышать вопрос о том, зачем ездить так далеко и не проще ли изучать наши белорусские лишайники и мхи? Да, проще, но антарктическая криптогамная флора хранит множество тайн не только с точки зрения ее видового разнообразия, но и с позиций ее фитохимического и фармацевтического потенциала, что определяет один из магистральных векторов исследований и интересов химиков и фармацевтов из других стран в этом регионе, судя по некоторым публикациям. Мы должны учитывать, что антарктические виды криптогамов обладают в ряде случаев необычным спектром метаболитов и высоким уровнем их биологической активности. Их обнаружение и последующее изучение открывает и новые возможности: для целенаправленного поиска родственных видов в Беларуси, которые бы могли стать источником получения таких метаболитов. А еще для лабораторного синтеза соединений, ответственных за проявление той или иной биологической активности. Также это позволит создавать в будущем новые импортозамещающие средства лечебного и профилактического действия.

В настоящее время работы по изучению фитохимического и фармацевтического потенциала криптогамной флоры Антарктики идут полным ходом. Уже есть интересные результаты. Например, впервые из антарктического лишайника нами получено средство с высокой антитромбической активностью. А вот из антарктических мхов получены средства, обладающие высокой кровоостанавливающей активностью, равной или превышающей активность тромбина, – важнейшего компонента системы свертывания крови человека и животных, и перспективные, например, для разработки новых локальных гемостатиков, которые могут быть востребованы во время хирургических вмешательств при органосохраняющих операциях для остановки кровотечения из паренхиматозных органов (печени, селезенки, почек).

Исследования продолжаются, и мы надеемся в будущем рассказать читателям много интересного из области фитохимии и фармакологии лишайников и мхов Антарктики.

Ольга КАНДЕЛИНСКАЯ,

ведущий научный сотрудник

Института экспериментальной ботаники НАН Беларуси,

кандидат биологических наук, доцент,

руководитель проекта

Фото Ю. Гигиняка

На фото: Лишайники семейства Umbilicariacea. Восточная Антарктика на камне. Район антарктической станции «Прогресс».

Среди мхов в районе Белорусской антарктической станции «Гора Вечерняя» в Восточной Антарктике