Институт биофизики Сибирского отделения РАН

В институте был создан экспериментальный комплекс «БИОС», являвшийся гордостью отечественной науки.

Институт биофизики Сибирского отделения РАН. Источник: http://ibp.ru

Институт биофизики СО РАН является федеральным государственным бюджетным учреждением науки и частью Красноярского научного центра СО РАН. Институт специализируется на биофизике экологических систем, включая замкнутые системы жизнеобеспечения человека, как основе мониторинга, моделирования и прогноза состояния искусственных и природных экосистем с целью их рационального использования.

В Институте биофизики СО РАН работают 180 человек, в том числе 72 научных сотрудника, из них один  академик, один член-корреспондент, 14 докторов наук и 49 кандидатов наук. В аспирантуре обучаются 15 человек.

Исследования института имеют широкий диапазон объектов наблюдения — от бактерий и простейших до высших организмов включая человека, а также природных экосистем. Это направление успешно развивается здесь многие годы, а полученные результаты признаны в России и в мире. Исследуемые институтом биологические системы жизнеобеспечения человека позволяют обеспечить высокое качество жизни человека за пределами границы биосферы, а также в экстремальных условиях полярных широт, пустынь, высокогорья, под водой.

Институт биофизики Сибирского отделения Российской академии наук был основан 1 июля 1981 г. на базе отдела биофизики Института физики им. академика Л. В. Киренского СО АН СССР. Первым директором института был академик И. А. Терсков. С 1984 по 1996 г. руководство институтом осуществлял академик И. И. Гительзон, в настоящее время советник РАН. С 1996 г. институтом руководит член-корреспондент РАН А. Г. Дегерменджи.

Самыми первыми работами, положившими начало становлению биофизической науки в Красноярске, стали работы И. А. Терскова и И. И. Гительзона по изучению закономерностей функционирования популяций клеток крови. Биофизический подход, первоначально примененный к анализу состояния и динамике эритроидных популяций, был использован для исследования системы красной крови в организме животных и человека.

Институт биофизики СО РАН является пионером в исследованиях замкнутых экологических систем. Такие системы, моделируя уникальное свойство биосферы — замкнутость круговорота веществ, представляют большой фундаментальный интерес для экспериментального изучения закономерностей существования биосферы.

В институте активно ведутся разработки, связанные с проблемой очистки сточных вод, бактериального выщелачивания руд. Исследования функционирования сообществ микроорганизмов и простейших как микробиологического барьера для предупреждения загрязнения окружающей среды легли в основу разработанных и имеющих практическое применение технологий биодеградации фенолов, соединений нафталинового ряда, анионогенных ПАВ в промышленных сточных водах.

Особое место в исследованиях института занимают морские светящиеся микроорганизмы и морская биолюминесценция как явление общеокеаническое. В Институте биофизики СО РАН впервые разработаны аппаратура и методы для биолюминесцентной визуализации пространственной структуры океанических биоценозов. Первоначально основным объектом изучения были светящиеся бактерии. Собранный обширный материал послужил основой для создания единственной в России специализированной коллекции культур светящихся бактерий.

В институте проведена большая серия исследований свойств светящихся бактерий, установлены закономерности излучения бактериальной клетки. На основе лиофилизированных светящихся бактерий и выделенной из них люциферазной ферментной системы учеными был предложен ряд методов экспрессного биолюминесцентного анализа для медицины, контроля состояния природной среды и управления биотехнологическими процессами.

В институте также успешно развиваются и совершенствуются методы молекулярной биологии. В институте клонирована кДНК, кодирующая Са2±регулируемый фотопротеин обелин из биолюминесцентного морского гидроида Obelia geniculata, определена ее нуклеотидная последовательность.

В 1964 г. в отделе биофизики Института физики АН СССР в системе «БИОС» впервые была осуществлена замкнутая по газообмену двухзвенная система жизнеобеспечения «человек — хлорелла». Водоросли поглощали углекислый газ и вырабатывали кислород, однако использовать хлореллу в пищу не удалось. В 1965 г. было реализовано замыкание по воде, в 1968-м проведены первые эксперименты в трехзвенной системе «человек — микроводоросли — высшие растения».

На основе этих результатов был спроектирован и создан экспериментальный комплекс «БИОС-3», представляющий собой замкнутую экологическую систему жизнеобеспечения человека с автономным управлением. Строительство комплекса завершилось в 1972 г. В подвале института было обустроено герметичное помещение размерами 14×9×2,5 м и объемом около 315 м³. Корпус включал четыре равных отсека, два из которых были заняты фитотронами, один — микроводорослевыми культиваторами, а четвертый вмещал каюты экипажа, бытовое и вспомогательное оборудование. Отсеки были соединены герметизируемыми дверьми.

В комплексе «БИОС-3» провели 10 экспериментов с экипажами от одного до трех человек. Рекордный по длительности эксперимент продолжался 180 дней (1972—1973). Ученым удалось достичь полного замыкания системы по газо- и водообмену и при воспроизводстве пищи до 80 % от потребностей экипажа. В оранжереях при искусственном освещении выращивались пшеница, соя, салат, чуфа, морковь, редис, свекла, картофель, огурцы, щавель, капуста, укроп, лук специально выведенных сортов. Продукты животного происхождения применялись в виде консервов.

В период перестройки «БИОС-3» был законсервирован, а эксперименты временно прекратились. В 1991 г. на базе института биофизики был создан Международный центр замкнутых экологических систем, цель которого — изучение процессов круговорота вещества в биосфере Земли, прототипов и действующих моделей замкнутых экосистем для длительного жизнеобеспечения человека в экстремальных земных и космических условиях. В 2005 г. в Красноярске началось создание обновленной биосистемы при поддержке Европейского космического агентства. Проводятся исследования в области переработки отходов и выращивания растений в замкнутых экосистемах.

Созданный более 30 лет назад прототип биосферы «БИОС-3» послужил родоначальником экспериментов, проводимых с целью выяснения механизмов функционирования природных экосистем. Система «БИОС» является гордостью не только института, но и отечественной науки.

Непрерывные культуры микроорганизмов оказались удобной моделью для количественного изучения экологических и эволюционных процессов. Теоретико-экспериментальные исследования позволили уточнить общую картину и найти ряд количественных закономерностей микроэволюции в микробных популяциях, описать явление автоселекции и использовать его для получения быстрорастущих микроорганизмов и сверхсинтетиков целевых продуктов.

Институт биофизики СО РАН расположен по адресу: 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 50. Сайт: ibp.ru.