6. Біологічні дослідження (системне дослідження структури та функцій антарктичних біоценозів).

6.1. Структурна та функціональна характеристика антарктичних мікробних ценозів

У екологічно чистій Антарктиці вельми поширені мікроорганізми, що ростуть у присутності токсичних металів та накопичують їх у своїх клітинах. Антарктичні ґрунтові мікроорганізми стійкі до високих концентрацій токсичних металів (500-3000 мг/л) та вилучають їх з водних розчинів. Докладніше.

Ця властивість антарктичних мікроорганізмів може бути ефективно використана в Україні для очищення металовмісних промислових стічних вод, середньорічна температура яких складає 0 - плюс 50С, і тому стійкі до холоду мікроорганізми можна застосовувати для очищення майже астрономічних обсягів стічних вод (близько 1 млрд. м3). Докладніше.

На Українській антарктичній станції «Академік Вернадський» проблему збереження антарктичного довкілля та недопущення його забруднення органічними відходами антропогенного походження вирішено за допомогою нової біотехнології на основі «регуляторів мікробного метаболізму», які забезпечують ефективне та екологічно безпечне знешкодження харчових відходів (із зменшенням їх ваги у 25-30 разів протягом тижня) «аборигенними», антарктичними мікроорганізмами. Технологію регуляції мікробного метаболізму (РММ-технологію) впроваджено на українській станції з 2004 р.

У майбутньому для знешкодження побутових відходів у містах та переробки харчових відходів передбачається широке впровадження РММ-технології як на інших антарктичних станціях, так і в Україні. Докладніше.

6.2. Пошук найбільш ефективного продуцента меланіну в Антарктиді та дослідження його функціональних властивостей.

Попередніми дослідженнями встановлено, що виділений з антарктичного регіону штам мікроорганізму Nadsoniella nigra є продуцентом меланіну, який ефективно захищає слизову оболонку шлунка від нейро-дистрофічних уражень, викликаних стресом, і є значно ефективнішим за існуючі аналоги. Перспективним є вивчення механізмів дії меланіну, які стануть основою для створення нових ефективних лікарських засобів з антивиразковими, антистресовими та антиканцерогенними властивостями. Меланін, продуцентом якого є Nadsoniella nigra штам Х-1, має низьку собівартість у порівнянні з синтетичним меланіном та меланінами, одержаними з інших джерел. Нові фармакологічні препарати для профілактики та лікування ряду тяжких хвороб, таких як виразкова хвороба шлунка й дванадцятипалої кишки, виразковий коліт, рак шлунка та ін., будуть конкурентоспроможні як за властивостями, так і за ціною. Виходячи з перспективи впровадження в практику, доцільним є також виявлення найбільш ефективних продуцентів меланіну в характерних біотопах біогеографічного полігону станції «Академік Вернадський».

6.3. Комплексне вивчення антарктичної біоти

Антарктида є унікальним за своїми кліматичними та екологічними характеристиками континентом з неповторною флорою й фауною, вивченими недостатньо, тому вона може розглядатися як модельна система при вивченні еволюційних процесів, у тому числі еволюції мікроорганізмів та вірусів, а також водоростей та мохоподібних, які є одними з основних, а часто й єдиними продуцентами органічної речовини, що забезпечують функціонування антарктичних наземних біогеоценозів. Виходячи з цього, актуальним є детальне та комплексне дослідження флори й фауни даного континенту та механізмів їх адаптації.

З метою розроблення узагальнюючої моделі антарктичних ценозів у 2003 р. на о. Галіндез поблизу Української антарктичної станції «Академік Вернадський» засновано біогеографічний полігон (Відео (avi, 174 mb): Геомикробиологический полигон - 2004).

Ці дослідження стануть для України передумовою отримання рослин, стійких до низьких температур (морозостійких сортів рослин, зокрема озимої пшениці); вивчення флори та фауни наземних екосистем стане основою для якісного прогнозування змін біоценозів під дією глобального потепління; вивчення біохімічних механізмів стійкості безхребетних та хребетних (в тому числі риб) до низьких температур дозволить визначити найбільш чутливі ланки метаболізму тварин з метою розробки засобів підвищення загальної резистентності організму; створення колекції штамів антарктичних мікроорганізмів (водоростей, мікроорганізмів, вірусів) буде покладено в основу поповнення банку генетичної інформації для розробки підходів отримання біологічно активних речовин, а також дозволить використати отримані результати для пошуку закономірностей трансконтинентального перенесення вірусів.