Всегда практика
должна быть воздвигнута на хорошей теории, вождь
И врата которой
– перспектива.
Леонардо да Винчи.
Существует теория эволюции, согласно которой жизнь на Земле началась от
двумерных “поверхностных организмов”, поверхностно активные вещества (ПАВ)
которых сыграли ключевую функцию в поверхностном метаболизме, эволюционируя
их в трехмерную клеточную организацию. Истиной этой точки зрения является
то, что ПАВ – это амфифильные молекулы, имеющие тенденцию связываться между
собой и активно взаимодействовать с поверхностями различной полярности.
Между двумя фазами гетерогенной системы образуется условная пленка, которая
изменяет свойства оригинальной поверхности. ПАВ существуют двух типов-синтетические
и микробные.
Микробные
биосурфактанты (МБ) имеют громадные преимущества перед синтетическими ввиду
их лучшего распада и утилизации,что исключает загрязнение окружающей среды,
меньшей чувствительности к экстремальным температурам, pН и солености среды,
а также различной биологической активности и нетоксичности. Однако, в настоящее
время МБ широко не производятся и не применяются из-за их дороговизны и
недостаточной изученности вопроса. Микроорганизмы продуцируют много потенциально
важных ПАВ ( гликолипиды, липопротеины, липопептиды, фосфолипиды, нейтральные
липиды и жирные кислоты ). Бесспорно, разнообразие структур есть общее
свойство микробных биосурфактантов, а потому маловероятно, что все они
служат одной функции. Физиологическая роль большинства МБ остается непонятной.
Общепринятая точка зрения на роль ПАВ заключается в росте микроорганизмов
на углеводородах. Гидрофобные молекулы аккумулируются на углеводород-водной,
воздух-водной поверхностях, воздушной части растений с их гидрофобным слоем
воска, хитиновом скелете членистоногих, угле, дегте, почве, донных осадках,
являясь заманчивым источником питания поверхностно активных бактерий. МБ
становятся идеальными молекулами в увеличении взаимодействия с этими природными
поверхностями. В связи с этим многообещающим является использование поверхностно
активных продуцентов для уменьшения вязкости тяжелых масел, удаления серы
из нефти, увеличения лигроина из битуминозных сланцев и песков. Большое
количество различных продуктов ( нуклеиновые кислоты, пигменты, полисахариды,
аминокислоты ) из дешевого углеводородного сырья может быть получено. Общая
неблагоприятная обстановка, связанная с загрязнением водных ресурсов промышленными
и сточными водами, пролитая нефть на воду и землю, удручающее состояние
портов и заливов делают необходимым поиск микроорганизмов, растущих на
углеводородах. Повышенная чувствительность микроорганизмов к таким субстратам
может позволить выделить биосурфактанты с улучшенными поверхностно активными
характеристиками и использовать их как антизагрязнители и природные антиадгезивы
на поверхностях, подверженных водному воздействию ( обрастание днищ судов
).
Показано
применение ПАВ в качестве пищевых добавок, как эмульгаторов для сельского
хозяйства и косметики. Также МБ интересны с точки зрения микробной колонизации
и взаимодействий с поверхностями, частным случаем которых являются бактериальная
адгезия или десорбция в природных и технических системах. В связи с этим
они могут изменить физико-химические свойства среды обитания и оказать
влияние на структуру развивающегося микробного сообщества. В результате
могут возникать бактериальные эпидемии и грибковые заболевания. Поэтому
трудно переоценить экологические проблемы, которые связаны с поверхностно
активными штаммами. Непрерывный рост количества публикаций ( конференции,
симпозиумы ) в области микробиальных взаимодействий с поверхностями подтверждает
громадный интерес к этой проблеме в таких странах как Япония, Германия,
Франция, США.
Наш
институт имеет уникальную коллекцию штаммов микроорганизмов, выделенных
из морских объектов различных зон Мирового Океана. Микроорганизмы морской
среды обитания, как продуценты ПАВ, остаются до сих пор не изученными.
Предварительные исследования показали, что среди микроорганизмов из нашей
коллекции культур можно отобрать перспективные продуценты, биосинтезирующие
аналоги сурфактина. Он запатентован в Японии как мощный биосурфактант,
ингибирует образование тромбов, увеличивает антигрибковую активность антигрибковых
агентов. Родственный сурфактину лихенизин запатентован в США как биосурфактант,
увеличивающий добычу нефти.
Понимание взаимосвязи структуры
и активности биосурфактантов, изучение их с точки зрения основ бактериологии
открывает возможности успешного поиска новых неизвестных ПАВ. Исследование
молекулярных основ их взаимодействия с различными поверхностями, а также
модификация поверхностных характеристик МБ с изменением субстрата, потенциальные
терапевтические свойства биосурфактантов могут служить доказательством
громадных многосторонних функций ПАВ, имеющих место в окружающем пространстве.
Безусловно, накопление таких знаний приведет к тому, что биотехнологически
полученные МБ полностью заменят токсичные, отравляющие биосферу, синтетические
сурфактанты.
Существует теория эволюции, согласно которой жизнь на Земле началась от
двумерных “поверхностных организмов”, поверхностно активные вещества (ПАВ)
которых сыграли ключевую функцию в поверхностном метаболизме, эволюционируя
их в трехмерную клеточную организацию. Истиной этой точки зрения является
то, что ПАВ – это амфифильные молекулы, имеющие тенденцию связываться между
собой и активно взаимодействовать с поверхностями различной полярности.
Между двумя фазами гетерогенной системы образуется условная пленка, которая
изменяет свойства оригинальной поверхности. ПАВ существуют двух типов-синтетические
и микробные.