Микробиота земной криосферы - Крыленков В. А.

Книга "Микробиота земной криосферы"

Авторы: В.А. Крыленков, А.Е. Гончаров

ISBN 978-5-93929-300-6

Книга представляет собой обзор современных исследований микроорганизмов, обитающих в криогенных средах нашей планеты, а также некоторых инженерных технологий их извлечения из глубин ледяных щитов и холодных вод. В монографии обсуждаются вопросы биологического разнообразия микробиоты криогенных мест обитания, освещены механизмы адаптации клеток к изменяющимся условиям окружающей среды, различные аспекты сохранения и изменения вирулентности патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, роль микробной биомассы в качестве одного из факторов развития процессов глобального потепления. Особый интерес представляет оценка авторами криосферы в качестве модельного объекта для изучения распределения микроорганизмов в самых различных биотопах и исследования пределов распространения живой материи вне нашей планеты.

Книга "Микробиота земной криосферы" - для специалистов различных отраслей биологии и медицины, в том числе микробиологов, специалистов в области медицинской микробиологии и эпидемиологии инфекционных заболеваний, генетиков, экологов и почвоведов. Книга может представлять интерес для исследователей в области наук о Земле, например для мерзлотоведов, гляциологов, океанологов, геологов, геохимиков и др., а также для студентов и аспирантов, изучающих естественнонаучные дисциплины или специализирующихся в медицине.

Содержание книги "Микробиота земной криосферы" - В. А. Крыленков

Глава 1. Описание криосферы

Проблемы и возможности молекулярно-генетического анализа микроорганиз¬мов в различных средах их обитания на Земле

Глава 2. Микробиота атмосферы земли

Проблемы отбора проб воздуха

Содержание микроорганизмов в воздухе и в атмосферных облаках

Признаки жизнедеятельности микроорганизмов в атмосфере Земли

Участие микроорганизмов в формировании ледяных ядер конденсации (в процессах нуклеации)

Метагеномика атмосферы

Молекулярно-филогенетические исследования микробиоты атмосферы.

Стрессовые реакции микроорганизмов в воздушной (облачной) среде их обитания

Глава 3. Микробиота снежного покрова

Снежный покров как среда обитания микроорганизмов

Микробиота снежных покровов полярной суши

Микробиота снежного покрова полярных ледников

Микробиота снежного покрова горных ледников

Микробиота снежного покрова морского льда

Экосистемные функции снежного покрова

Глава 4. Микробиота шельфовых ледников, морских льдов и холодной воды океанов и морей

Микробиота шельфовых ледников

Микробиота морского льда

Микробиота холодной воды океанов и морей

Глава 5. Микробиота ледников на суше

Микробиота антарктических подледниковых озер

Глава 6. Микробиота полярных и горных озер

Микробиота арктических озер

Микробиота антарктических озер

Микробиота горных (альпийских) озер

Вирусы в холодной воде и во льду озер

Глава 7. Многолетнемерзлые зоны, углеродный цикл и последствия изменения климата

Зоны вечной мерзлоты на нашей планете

Роль углеродного пула в вечной мерзлоте

Некоторые оценки последствий изменения климата Земли для мерзлотных регионов

Международные усилия, направленные на изучение природных процессов в изменяющейся Арктике

Глава 8. Микробиота в вечной мерзлоте

Адаптации в микробной клетке для жизни при низких и отрицательных температурах

Свойства мерзлотных изолятов

Мерзлота как среда обитания микроорганизмов

Разнообразие микроорганизмов и состав их сообществ в вечной мерзлоте

Метагеномика и сведения об «омик»-подходах в исследованиях разнообра¬зия мерзлотной микробиоты

Роль мобильных генетических элементов в вечной мерзлоте

Пределы для микробной жизни в вечной мерзлоте

Мерзлота как модель внеземного биома

Глава 9. Патогенная микробиота земной криосферы и природная очаговость инфекций в полярных регионах

Сведения о существовании микроорганизмов-патогенов в криосфере Земли 271 Бактериальные патогены

Микромицетовые патогены

Угрозы вирусных инфекций в полярных регионах

Клеточно-молекулярные механизмы, поддерживающие вирулентность патогенов в криогенной среде

Геномные ассоциации хозяин — патоген в криофильной микробиоте. Пути распространения патогенных детерминант в полярных регионах

Глава 10. Технологии глубинных исследований льда и водной среды

Разработка малозатратных, информационно емких технологий глубинного зондирования труднодоступных акваторий Арктики и Антарктики

Проблемы глубинных исследований толстых льдов (ледников, ледяных щитов)

Проблемы колонкового бурения ледяных щитов

Малогабаритные буровые установки

Технология обустройства скважин проплавлением льда горячей водой

Зонды для выполнения миссии в подледниковое озеро Уилланс

Зонды для миссии в подледниковое озеро Эллсворт

Проблемы сохранения природной подледниковой среды при обустройстве скважин с открытым доступом

Технологии исследования ледников, ледяных щитов и подледниковых озер без нарушения их ледяной изоляции

Проблемы исследования мощных ледниковых щитов и подледниковых среды

Принципы термогидравлического скоростного бурения льдов

Концепция ТГБ-зонда для исследования мощных массивов льдов и подледниковых водных сред

Сравнение ТГБ-криобота (Россия) с криоботом VALKYRIE

Заключение

Жизнедеятельность микробиоты криосферы — фактор формирования географической оболочки нашей планеты

Предисловие к книге  "Микробиота земной криосферы" - В. А. Крыленков

Книга «Микробиота земной криосферы» — обзор современных исследований микроорганизмов, обитающих в криогенных средах нашей планеты,— написана В. А. Крыленковым и А. Е. Гончаровым — участниками межведомственной группы мониторинга полярных регионов, в деятельности которой принимают активное участие сотрудники кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии Северо-Западного государственного медицинского университета им. И. И. Мечникова. Задачи исследований, проводимых в рамках постоянного мониторинга полярной микробиоты, сочетающего элементы эпидемиологического надзора за полярными поселениями с молекулярно-генетической идентификацией функций и таксонов полярных сообществ прокариот и эукариот, связаны с профильным направлением научной деятельности кафедры — изучением эпидемиологии инфекций, обусловленных условно-патогенными микроорганизмами и, в частности, внутрибольничных инфекций.

Результаты исследований, обсуждаемых в настоящей монографии, свидетельствуют об универсальности механизмов адаптации микроорганизмов к меняющимся условиям окружающей среды, наблюдаемым в различных природных и антропогенных экосистемах. Благодаря изобилию и разнообразию факторов патогенности и устойчивости к антибиотикам микробном криосферы является одним из важнейших резервуаров генов, составляющих пангеном госпитальных популяций возбудителей внутрибольничных инфекций.

Патогенные и условно-патогенные микроорганизмы (прокариоты и эукариоты), занесенные человеком в высокие широты, приспосабливаются к условиям изолированной среды обитания, которую создают сами люди, живущие и работающие в суровых условиях полярных регионов нашей планеты, формируя своеобразные техногенные или антропургические природные очаги в местах расположения полярных станций и поселений.

В то же время в суровых условиях Арктики и Антарктики организм человека подвергается интенсивному воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, что приводит к нарушению адаптационно-защитных функций и большей восприимчивости организма человека к инфекциям.

Раскрытие механизмов (феноменов) возрастания вирулентности условно-патогенных микроорганизмов при низких температурах, а также у бактерий, обитающих в организмах людей, которые длительно живут в замкнутой (искусственной) среде (таких как полярные поселения и станции, подлодки и другие гермообъемы) и подвергаются перекрестной передаче различных инфекций между людьми, являются актуальнейшими задачами современной эпидемиологии и организации охраны здоровья населения полярных регионов.

В этом смысле книга является полезным источником сведений о процессах, методах и средствах, которые следует исследовать, разрабатывать и использовать для организации мониторинговых исследований различного назначения: санитарно-эпидемиологического мониторинга городской среды, стационаров и полярных поселений, а также связанных с экспертизой хозяйственной деятельности человека на основе сравнительного анализа трансформаций косных и биотических компонентов ландшафтов и акваторий под воздействием антропогенной (техногенной) нагрузки на различные экосистемы. При этом необходимо отметить, что основная идея организации мониторинговых исследований различных сред обитания человека и биогеоценозов состоит в том, что постоянно действующая система обработки результатов обследования акваторий, территорий и жителей, получаемых различными методами и средствами современной науки, является одними из самых эффективных средств минимизации отрицательных последствий хозяйственной деятельности человека на его здоровье, не менее действенных, чем даже новейшие медицинские, природоохранные и ресурсосберегающие технологии. При этом разработка и эксплуатация самих мониторинговых средств и методов являются более дешевыми.