Научная и учебная работа на кафедре гидробиологии. Научные знания для целей социально-экономического развития и безопасности России

Константин Бальмонт

Обычно витамины рассматриваются как один из классов веществ, изучаемых в физиологии или биохимии человека. Цель этого сообщения – обратить внимание на их экологические функции и тем самым доказать, что витамины могут выступать в роли экологических хеморегуляторов и экологических хемомедиаторов.

Представляется логичным обратить внимание на следующие экологические функции витаминов. Интересно, что аналогичные функции, возможно, выполняются и некоторыми микроэлементами, теми элементами минерального питания, получение которых из пищи - как и витаминов, -необходимо для нормальной жизнедеятельности животных.

1. Регуляция конфигурации и функционирования трофической сети в сообществе и экосистеме.

Для питания многоклеточных организмов характерно, что усваивается и переваривается лишь некоторая часть (нередко 10 - 60 %) проглоченной пищи. Цель данного раздела – предложить гипотезу о возможной экологической функции витаминов и элементов минерального питания, необходимых для нормального развития и воспроизводства животных.

Гипотеза: витамины и элементы минерального питания, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма животных, в дополнение к биохимико-физиологическим функциям несут существенную экологическую функцию, выступая как регуляторы конфигурации и функционирования трофической сети в сообществе и экосистеме, как регуляторы трофической активности организмов и тем самым как регуляторы скоростей переноса энергии и элементов по трофическим цепям.

Комментарий к гипотезе: Поскольку значительная часть вещества пищи (около 40% и более) выделяется как неусвоенное вещество, это может свидетельствовать, что существенная доля проглоченной пищи необходима для данного организма не столько как источник массовых биохимических компонентов (углеводы, белки, липиды, нуклеиновые кислоты), сколько для усвоения незаменимых или высокоценных минорных компонентов – таких, как витамины, витаминоподобные вещества и элементы минерального питания. Организм "высосал" дефицитное и необходимое из пищевого комка и экскретировал остаток (который может составлять очень значительную часть проглоченного вещества) за ненадобностью. В таких ситуациях именно потребность в витаминах и элементах минерального питания может определять количество проглоченной пищи. Тем самым витамины и эти элементы влияют на особенности питания организмы, его рацион, на роль и место организма в пищевой сети, на количество экскретируемого вещества, далее служащего основой для определенного ответвления трофической цепи. В итоге витамины и элементы минерального питания могут нести функцию (в дополнение к иным функциям) регуляторов, структурирующих конфигурацию трофической сети и скорости переноса вещества и энергии через нее.

Известно, что ряд бактерий, обитающих внутри организма млекопитающих и человека, вырабатывает витамины, которые затем могут потребляться организмом-хозяином, млекопитающим, включая человека. Так, кишечная микрофлора человека частично восполняет дефицит рибофлавина (витамина В2), ниацина (витамина В3) и пантотеновой кислоты (витамина В5), пиридоксина (витамина В6), цианокобаламина (витамина В12), биотина (витамина Н), параамибензойной кислоты (ПАБК, витамина В10) (Морозкина, Мойсеёнок, 2002; Пилат, Иванов, 2002). Хотелось бы акцентировать экологическую функцию витаминов в данном случае – они передаются от организма бактерии к организму млекопитающего (включая человека), существенно воздействуя на состояние организма-реципиента. Тем самым они делают эволюционно и физиологически выгодным партнерство бактерии-производителя витаминов и макроорганизма-хозяина, который предоставляет бактерии удобную среду обитания (субстрат для прикрепления, стабильные физико-химические условия), защиту, пищу. Такой союз может рассматриваться и в рамках физиологии организма-хозяина, и в рамках экологии, поскольку организм-хозяин одновременно является целым биоценозом или сообществом. Представляется целесообразным более полно и внимательно анализировать организм-хозяин именно как биоценоз или сообщество, что может быть полезным для сохранения здоровья людей и выбора оптимальной стратегии лечения при использовании лекарств, прямо или косвенно нарушающих состояние бактериальной флоры внутри человека. Что касается роли витаминов, передаваемых от организма бактерии (комменсала или симбионта в пищеварительном тракте) к организму хозяина-человека (и вообще млекопитающего), то это вполне типичный случай межвидовой передачи физиологически активного соединения, подпадающий под определение экологических хемомедиаторов и экологических хеморегуляторов (Остроумов 1986, 2003а,б) – веществ, вносящих вклад в формирование той тонкой сбалансированности многих компонентов и разнонаправленных процессов, которая характерна для феномена жизни. Об этих веществах (экологических хемомедиаторах и экологических хеморегуляторах) можно сказать словами поэта: "Блюстители гармонии" (К. Бальмонт).

Литература.

Морозкина Т.С., Мойсеёнок А.Г. Витамины. Минск: Асар. 2002. 112 с.

Oстроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. 1986. М.: Изд-во МГУ. 176 с.

Idem. О функциях живого вещества в биосфере// Вестник РАН. 2003а. Т.73.№ 3.С.232-238

Idem. Концепции биохимической экологии: экологические хемомедиаторы, экологические хеморегуляторы, экологические хемоэффекторы // Ecol. Studies, Problems, Solutions, 2003б, vol. 6. P.105-107.

Пилат Т.Л., Иванов А.А.Биологически активные добавки к пище.М.: Авваллон. 2002. 710 с.

С.А.Остроумов

За прошедшее время получены новые свидетельства обоснованности этого подхода.

В работе (12) поддержаны предложенные автором (9) концепции экологических хеморегуляторов и экологических хемомедиаторов.

В книге (1) акцентирована важность химических веществ как переносчиков сигналов и информации в экосистемах на примере водных экосистем.

Важность химических веществ как носителей информации и сигналов, факторов экологически важного взаимодействия между организмами подчеркивалась также в (6, 8, 13, 14, 17) и других публикациях. Дополнительное подтверждение адекватности концепции эколого-биохимического континуума дают новые факты о широком распространении экологических взаимодействий, в которых участвуют феромоны (6, 8), кайромоны, алломоны, аллелохимические вещества, а также токсины, антиовипозитанты, фитоэкдизоны и другие вещества, воздействующие на гормональную систему животных, репелленты, пищевые аттрактанты и другие вещества, воздействующие на поведение, физиологию, онтогенез и репродуктивную активность.

Некоторые новые стороны обоснованности и адекватности концепции эколого-биохимического континуума, важности данных о эколого-биохимических взаимодействиях между организмами отмечены в работах (10).

Новые стороны важности химического канала информации получают освещение в работах по химической рецепции организмов (3), в том числе гидробионтов, включая рыб (7).

Механизмы регуляции в биосфере включают и многочисленные механизмы ограничения одних организмов другими, в том числе и путем использования химического оружия в виде токсичных или разрушительно действующих молекул. Среди последних – и органические вещества, и активные формы кислорода (АФК). Существенная роль АФК показана в экологии и наземных - например, работы А.А. Аверьянова (18), и водных форм жизни (например, работы Ю.А. Лабаса и сотрудников).

Представления об эколого-биохимическом континууме перекликаются с концепцией экологического метаболизма (15).

Есть основания говорить об эколого-биохимическом континууме не только биосферы, но и экосистем. Тесное переплетение химических, биохимических и биологических процессов, их интеграция в единый молекулярно-экологический механизм наблюдается при анализе самоочищения воды и поддержания ее качества в водных экосистемах (11).

Ряд веществ, участвующих в эколого-биохимических взаимодействиях, перспективны для практического использования в медицине и фармакологии. К ним относятся многие вещества, вырабатываемые водными, особенно морскими организмами. Новые вещества этого класса выявлены учеными РАН (5). Некоторые вещества (феромоны, аттрактанты, репелленты и др.), имеют существенное значение для сельского хозяйства и его интенсификации или экологизации (4), для получения экологически более чистых продуктов питания.

Разработка затронутых вопросов служит вкладом в дальнейшее развитие и детализацию представлений о биосфере (2).

1. 
   Алимов А.Ф. 2000.Элементы теории функционирования водных экосистем. СПб.: Наука.
   
2. 
   Вернадский В. И. Мысли и наброски. В кн.: В.И.Вернадский. Биосфера. Мысли и наброски. М., издательский дом "ноосфера", 2001, с.181-239. [текст Мыслей и набросков опубликован по автографу, хранящемуся в Архиве РАН: ф.518 (В.И.Вернадский). Оп. 1. Д. 162].
   
3. 
   Дмитриева Т. М. Основы сенсорной экологии. М.: Изд-во Росс. ун-та дружбы народов, 1999. 168 с.
   
4. 
   Жученко А.А. Фундаментальные и прикладные научные приоритеты адаптивной интенсификации растениеводства в ХХI веке. Саратов. Российская академия сельскохозяйственных наук. 2000. 276 с.
   
5. 
   Еляков Г.Б., Стоник В.А. Извест. Академии наук. Серия химическая. 2003. № 1.
   
6. 
   Исаев А.С., Гирс Г.И. Взаимодействие дерева и насекомых-ксилофагов. Новосибирск: Наука. 1975. 346 с.
   
7. 
   Касумян А.О. Обонятельная система рыб. М.: Изд-во Моск. ун-та. 2002. 87 с.
   
8. 
   Новиков С. Н. Феромоны и размножение млекопитающих. Л.:Наука. 1988. 169 с.
   
9. 
   Остроумов С.А., Введение в биохимическую экологию, М., МГУ, 1986. 176 с.
   
10. 
    Idem. Детализация понятий биохимической экологии: новое определение термина "феромон" // Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2001. т. 5. с. 83.
    
11. 
    Idem. Биологический механизм самоочищения в природных водоемах и водотоках: теория и приложения // Успехи совр. биол. 2004. Т.124. №5. С.429-442.
    
12. 
    Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология: элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: Самарский научный центр РАН. 1999. 396 с.
    
13. 
    Тамбиев А.Х. Реакционная способность экзометаболитов растений. М., МГУ, 1984.
    
14. 
    Телитченко М.М., Остроумов С.А. Введение в проблемы биохимической экологии: биотехнология, сельское хозяйство, охрана среды. М.: Наука. 1990. - 288 с.
    
15. 
    Хайлов К.М. Экологический метаболизм в море. К.:Наукова думка.1971.252 с.
    
16. 
    Kasumyan А.О. 2004. The olfactory system in fish: structure, function, and role in behavior // J. of Ichthyology, V.44. Suppl. 2. Behavior, distribution and migration of fishes". P.180-223.
    
17. 
    Wetzel R., Limnology. San Diego, Academic Press, 2001.
    
18. 
    http://nauka.vkpk.ru/katalog/sr2002/sr05_03/0009.htm (из содерж.: А.А.Аверьянов показал, что фунгитоксичность, связанная с генерацией АФК, вносит вклад в механизм болезнеустойчивости риса, индуцированной токсином возбудителя пирикуляриоза - тенуазоновой кислотой).
    

С.А.Остроумов

The future belongs to Science. More and more she will control the destinies of the nations. Already she has them in her crucible and on her balances. - William Osler 1849-1919
Анализ научной литературы показывает, что публикуется немало статей, содержащих информацию, которая вперспективе полезна для практического применения. Однако, необходим интеллектуальный интерфейс для заполнения пропасти между научной разработкой и внедрением инновации, которая потенциально способна приобрести маркетинговую ценность и дать экономический эффект. Цель данной публикации – сформулировать алгоритм действий, которые могут внести вклад в формирование такого интеллектуального интерфейса. Последним может служить база данных, созданная на основе опубликованной научной информации, но сформатированная так, что она при минимуме усилий дает максимум исходных сведений для инициации процесса внедрения с получением экономического эффекта. Для создания такой базы данных очень важно правильно выбрать ее концепцию – т.е. формат расположения информации.

Предлагается следующая концепция базы данных. По мнению автора, оптимальная база данных должна включать в себя следующие необходимые элементы:

• 
  название разработки;
  
• 
  сфера возможного применения;
  
• 
  некоторые существенные элементы разработки (практически полезный или новый метод или подход, принцип, система, материал, конструкция, прием утилизации или обезвреживания отходов, способ прогнозирования, улучшение измерения или оценки, с указанием конкретных организмов или веществ; коротко, в виде одного – двух предложений, желательно включить 1-2-3 цифры);
  
• 
  где опубликовано – полная ссылка, с именами авторов;
  
• 
  место работы авторов разработки, как можно более полно, по возможности с почтовым индексом.