И во льдах кипит жизнь

Порой путь в науку в буквальном смысле начинается с тропы. По таким тропинкам когда-то ходила будущий ученый Лимнологического института СО РАН, кандидат биологических наук Мария Башенхаева. Вместе с преподавателем и другими школьниками из палаточного лагеря они спускались к ольхонскому берегу, чтобы попросить у рыбаков немного улова. Рыба была нужна не для еды, а для исследований. Сейчас Мария в основном изучает сообщества байкальских микроорганизмов, которые живут даже во льдах. О научных и общественных интересах ученого – наш очередной материал рубрики «Наука молодых».

Путь в науку по рыбацкой тропе

– В эколого-туристский лагерь «Ольхон» нас с сестрой отправили родители. Мне было 11. Мы долго отказывались, думали, что туда ездят какие-то избранные школьники. Мы хоть и хорошо учились, но «ботаниками» не были. С кем общаться-то там будем? Но путевки куплены, пришлось ехать. К счастью, несмотря на все наши сомнения, с первого дня в лагере было очень интересно. Все ребята оказались не заумными отличниками, а веселыми и общительными детьми, – вспоминает научный сотрудник ЛИН СО РАН Мария Башенхаева.

Байкальская романтика с палатками и кострами, обучение азам туризма с вязанием узлов, первые научные изыскания по ботанике и гидробиологии– все это для ребят было в новинку. С детьми, помимо других педагогов, занимался энтузиаст науки, инженер Михаил Яхненко. Он собирал команду школьников, и они шли просить рыбу у ольхонских рыбаков. Внутреннее строение ихтиофауны потом изучали на занятиях. Кто-то воротил нос от внутренностей омулей и бычков, кто-то искренне интересовался, как там у них все внутри устроено.

Мама первого научного руководителя Марии работала в Лимнологическом институте, и она предложил детям продолжить знакомство с байкальскими обитателями в стенах ЛИН.

– Мы, дети, приходили сюда как маленькие ученые. И тоже продолжали изучать рыб. Это сейчас от школьников требуют больше исследований. Тогда это был для нас очень интересный опыт. В 14-й школе Иркутска, где я училась, у нас была прекрасная учительница биологии Ангелина Степановна Берестнева. Она, узнав, что мы делаем научную работу, сподвигла участвовать в разных олимпиадах. Начались выезды на конференции, включая всероссийские Вернадские чтения, первые призовые места, стало еще интереснее. Это стимулировало дальше развиваться. В 11 классе тоже приходила в Лимнологический институт. С кандидатом биологических наук Анатолием Мамонтовым занимались отолитами, т.е. слуховыми косточками рыб. Найти их и достать с первого раза не все могут. Анатолий Михайлович удивился, как я сразу с этим справилась. Видимо, прежний опыт сказался. Не знаю, сколько рыб мы перелопатили, но это была интересная работа.

Стала не «ботаником», а биологом

В коридоре отдела ультраструктуры клетки Лимнологического института висят стенды с результатами работы ученых. Там есть информация и по теме кандидатской диссертации Марии. Она посвящена уже не ихтиологии. Девушка изучала структуру бактериальных подледных сообществ Байкала в зависимости от развития разных видов водорослей. Один из выводов – свободноживущие сообщества бактерий более стабильны, чем прикрепленные к микроводорослям.

Текст напечатан на английском языке. Научную работу представляли на различных конференциях, в том числе за рубежом. Там, во время презентации, автору пригодилось знание английского.

– В школе у нас было углубленное изучение языков. И даже мои занятия в институте тогда не сразу повлияли на выбор специальности. Я думала поступить в иняз, но моя сестра, которая жила за границей посоветовала все-таки выбрать биологию – ведь в мире это тренд. Так я поступила на биолого-почвенный факультет ИГУ. Хотя мои документы взяли и в политех. Но победила опять же романтика – возможность на целый месяц поехать с биологами на практику в Большие Коты, – продолжает рассказ Мария Башенхаева.

Она стала биологом, но не «ботаником». В студенческие годы увлеклась творчеством: вместе с сокурсницами создала танцевальный ансамбль, играла в КВН и в какой-то момент даже стала получать тройки. Но со временем нашла баланс между учебой и внеурочной деятельностью и окончила вуз с красным дипломом.

Вау-эффект от выделения ДНК

– Помню, когда я устроилась на работу в Лимнологический институт, а мне сказали: «Ты будешь выделять ДНК», я подумала: «Ничего себе – это же ДНК, про которую в учебниках пишут!». Оказалось, длительная процедура. Кропотливая работа. И вот после прохождения разных манипуляций в пробирку добавляешь спирт, а если все сделал правильно, видно, как ДНК вместе с солями выпадает в осадок. Словно белая спиралька. В этот момент я почувствовала себя прям всемогущей. Это был вау-эффект.

ДНК, о которой говорит Мария, была видна невооруженным глазом. Она называется тотальной или суммарной. Как мы выразились в беседе с ученым – коллективной. Это смесь из ДНК каждого организма исследуемого микробного сообщества. Для дальнейшего анализа проводят секвенирование полученной ДНК. Так называют метод, который позволяет расшифровать последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК. Затем по полученным данным определяют, какие организмы были в составе сообществ.

– В экспедициях по Байкалу на научных судах мы отбираем пробы воды. Вода с виду прозрачная, но на самом деле в ней присутствуют разные формы жизни. После фильтрации проб мы видим их в осадке – там рачки, водоросли, бактерии, в общем все, кто попался. Биомассу мы помещаем в пробирку, добавляем специальный буфер, замораживаем. В итоге из всех организмов, которые были в воде, и получаем суммарную ДНК. Потом образцы ДНК секвенируем, сравниваем с известными базами данных нуклеотидных последовательностей и получаем результат, кто был в пробах.

Мария показывает пробирку с тотальной ДНК. Сейчас спиралек мы не видим. Концентрация маленькая. Здесь ДНК, выделенная из байкальского льда. Одна из основных областей научных интересов Марии Башенхаевой – экология микроорганизмов в ледовый период.

Приборная база повлияла на выбор места работы

Полученный препарат с тотальной ДНК для дальнейшей отправки на секвенирование наша собеседница изучает на спектрофотометре. Когда перед ней стоял выбор, куда пойти работать после окончания вуза, немалое значение сыграла приборная база Лимнологического института. Как говорит Мария, даже обычные оптические микроскопы здесь не совсем обычные:

– Само название отдела ультраструктуры клетки говорит, что объекты нашего исследования очень небольших размеров. Отдел находится на базе центра коллективного пользования ЛИН. Этот центр создавал еще предыдущий директор института Михаил Александрович Грачев, тут колоссальное количество оборудования. Есть электронные микроскопы с увеличением более 100 тысяч раз, где можно смотреть ультраструктуру клеток, например, диатомовых водорослей.

В прошлом году иркутские ученые сообщили, что в Лимнологическом институте собрали единственную в Сибири научную коллекцию диатомовых водорослей. Там есть образцы из России, Австралии и других стран. Исследователи могут воспользоваться коллекцией для изучения диатомей, не собирая их самостоятельно в водоемах.

В отделе есть изображения диатомовых водорослей при разном увеличении. Например, сначала одна из них похожа на обычную иглу, а при приближении видно, что на ней множество различных перфораций. У этих созданий вокруг клетки построены ажурные скелеты из диоксида кремния, и все имеют разную форму. Каркасы, которые сохраняются миллионы лет, позволяют вести палеолетопись водоемов, узнавать, какой климат был на том или ином этапе истории Земли и даже вдохновляют инженеров на создание новых технологий. Получаемый из водорослей диатомит используется в легкой, пищевой промышленности, в строительстве и косметологии.

На Байкале диатомеи играют важнейшую экологическую роль. Они выступают легкими водоема. Входят в состав фитопланктона, им питаются рачки, которые затем являются кормом для рыб. Известно такое явление, как «мелозирные года». Бывают периоды времени, когда байкальская диатомовая водоросль аулакозира (раньше ее считали другой диатомеей – мелозирой и это дало название процессу, которое так и не изменили) весной цветет так массово, что вода становится бурового оттенка. К примеру, одним из самых «урожайных мелозирных годов» был 2011-й. Сейчас ее буйство поутихло. Ученые Лимнологического института изучают это явление.

Кругобайкальская ледовая экспедиция

– Я любитель зимы, холода! Зачастую человек не задумывается, кто может жить подо льдом или вообще во льду. Но когда начинаешь разбираться, то оказывается, что там кипит жизнь. Под кромкой льда концентрируются определенные холодолюбивые организмы. Пусть там пониже температура, чем на большей глубине, но зато лучше освещенность. Микроорганизмов это устраивает, – рассказывает об объектах своего изучения ученый.

В 2022 году Мария участвовала в кругобайкальской ледовой экспедиции под руководством директора ЛИН СО РАН Андрея Федотова. Ученые Лимнологического института впервые масштабно исследовали озеро в зимний период. Научная публикация по итогам той поездки готовится к печати сейчас, ведь в фундаментальной науке быстро результатов ждать не приходится, особенно когда речь заходит о тех же расшифровках последовательностей ДНК.

Когда откроется навигация, наступит и летний экспедиционный сезон научного флота ЛИН СО РАН. Из летних экспедиций Мария вместе с коллегами тоже будет привозить материал для изучения.

– Я почему-то раньше никогда особо не задумывалась, насколько огромен Байкал. Только недавно по-настоящему пришло это осознание. Он как море. Здесь гигантские расстояния, это величественный массивный организм, где обитает колоссальное количество других организмов. Это поражает. Он словно живой. Знаете, Михаил Яхненко – человек, который привел меня в науку, сейчас занимается развитием научного туризма. Я работала с ним в гидробиологическом туре, где мы вместе с туристами отбирали пробы воды и делали анализы. Люди были в таком восторге, что, глядя на них, я еще раз начала ценить свою работу, то, что у нас есть возможность видеть масштаб и величие Байкала. Похожие чувства у меня были в первой кругобайкалке в 2014 году. В перерывах между работой я в любую погоду сидела на палубе и всматривалась в горы, в воду. И думала, как мне повезло не просто увидеть все это, но и изучать, – считает Мария.

В Лимнологическом институте она вспомнила и студенческое увлечение творчеством. Единомышленники собрали команду, которая ставит спектакли на Новый год для воспитанников детских домов и для детей коллег. Совет научной молодежи ЛИН СО РАН, где Мария является заместителем председателя, готовит массу разных мероприятий. Накануне Дня Победы они собирали материалы для выставки о ветеранах, выступали в легкоатлетической эстафете.

Еще молодые ученые участвуют в проведении экскурсий для школьников. В этом году, говорят, в институте был аншлаг из желающих посмотреть на работу лимнологов. А летом Мария планирует поработать вожатой в научно-туристическом лагере на Байкале. Может быть, там она тоже для кого-то проторит тропу в большую науку.