Животные Арктики родом с Тибета?

Архангельские учёные работают над современной концепцией происхождения арктических видов

Иван БолотовНаука помогает понять прошлое и связать его с настоящим. Об этом беседуем с директором Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Лавёрова Российской академии наук (ФИЦКИА РАН) Иваном Болотовым.

Имя бабочки – в честь преподавателя

– Иван Николаевич, в 1990‑е молодые люди наукой не особо грезили. Откуда тяга к биологии?

– Даже в 1990‑е среди молодёжи осталась прослойка людей, планировавших связать свою жизнь с наукой. И я со школьных лет интересовался биологией. Меня всегда привлекали насекомые и рыбы. Я собирал зоологические коллекции, зачитывался книгами Джеральда Даррелла и других учёных-естествоиспытателей. А учился я в обычной школе на Варавино.

В 1994 году поступил в Поморский университет в первый набор экологов-биологов. У нас были замечательные преподаватели. Например, Марина Владимировна Подболоцкая, в память о которой мы назвали новый вид бабочки, обнаруженный в кальдере вулкана Сано Нггоанг на острове Флорес в Индийском океане.

– Архангельские учёные и дотуда добрались?

– Если ты зоолог, для тебя не должно быть административных границ. Чтобы глубже понимать, откуда произошли животные, населяющие Арктику, надо часто забираться гораздо южнее. Совместно с учёными СПбГУ, САФУ, Института проблем экологии и эволюции РАН, зарубежными группами исследователей из Университета Порто (Португалия), Музея Северной Каролины (США) мы развиваем современную концепцию. Её идея такова – вся арктическая фауна возникла в горах, а один из основных источников видов для Арктики – Тибетское плато.

– А подробнее?

– Виды, изначально жившие в тропической среде, по мере подъёма Тибетского плато оказывались всё выше и выше. Чем выше – тем холоднее. Тибет по условиям – высотный аналог Арктики: холодные зимы, холодное и короткое лето, бедная растительность.

Тибетские виды постепенно приобрели необходимый набор адаптаций для того, чтобы выживать в суровых условиях. А далее в плейстоцене (эпохе, начавшейся примерно 2,8 млн лет назад и закончившейся 11,7 тыс. лет назад), когда образовалась циркумполярная Арктика, эти горные виды туда вышли и освоили северный биом, экосистемы Арктики.

Например, мамонт, шерстистый носорог однозначно вышли с Тибета, как и песцы, их ближайшие родственники – тибетские высокогорные лисы. Многие виды арктических насекомых и моллюсков родом из Тибета.

– Значит, как Африка – колыбель человечества, так Тибет – колыбель арктических видов?

– Основная и наиболее значимая масса пришла из Тибета. Но были и другие источники видов.

Всего‑то три миллиона лет

– А сейчас над какими проблемами работаете?

– Кандидатская и докторская диссертации были связаны с экологией, сейчас больше занимаюсь молекулярной биологией, генетикой, геномикой, эволюционной биогеографией и систематикой. Упор – на поиск новых для науки видов и родов различных живых организмов.

В ходе поиска древних «корней» арктической фауны мы с коллегами активно начали работать в Восточной и Юго-Восточной Азии. Из-за экстремального климата Арктика – обеднённый экосистемами и биоразнообразием регион. И чем дальше мы движемся на юг, тем больше видов, а сами виды – более древние. Иначе говоря, Арктика молода. Тем видам, которые её населяют, – около трёх миллионов лет. А в азиатских горах мы встречаем виды, возраст которых – свыше 10 миллионов лет. Мы находим там предковые группы, из которых вышли наши арктические виды.

Мы приобрели определённую известность как специалисты-зоологи, и нас стали привлекать в другие страны для работы по грантам и договорам. Много лет работаем на Мьянму, чтобы разработать им Красную книгу по моллюскам и инвентаризировать биоразнообразие и генетические ресурсы пресных водоёмов. Работаем с Южной Кореей и Таиландом. Приглашают работать на Аляску и в Канаду.

Всё это позволяет формировать глобальные схемы. Например, на основании генетических исследований пресноводных моллюсков мы составляем модель их эволюции, по которой можем как бы вернуться в прошлое и посмотреть, кто от кого и где произошёл. Попутно открываем новые рода и виды – счёт уже идёт на десятки. Это позволяет нам публиковаться в международных журналах, вливаться в мировое научное пространство. Кроме того, когда мы работаем за рубежом, мы позиционируем российскую науку, обеспечиваем её присутствие в различных регионах планеты.

– Очень часто можно слышать, что учёный мир должен объединяться в изучении Арктики.

– Конечно. Когда ты работаешь только на российской территории, ты имеешь очень ограниченные данные, а как только ты получаешь доступ к исследованиям на Аляске и в Канаде, это резко повышает шансы найти что‑то интересное и опубликовать данные в хорошем журнале.

В период низкого уровня моря, в ледниковые периоды континенты соединялись. Между Азией и Северной Америкой была перемычка – мост, по которому люди ушли в Америку. Некоторые виды животных пришли к нам из Америки. Чтобы всё это распутать, есть генетические методы. Расшифровав геномы, собранные в России, США, Канаде, Исландии, Гренландии, мы можем сравнивать, сделать модели, посмотреть, кто и когда произошёл, когда шёл обмен. Уровень исследований  на порядок повышается, ты выявляешь глобальные эволюционные процессы.

Сейчас постепенно приходит понимание важности генетических ресурсов, живых организмов, которые населяют страну. В США и Канаде осознание этого давно пришло – они создают национальные базы генетических ресурсов. Когда биотехнологии станут ещё более развиты, эти ресурсы будут иметь огромную ценность. В базах данных будут расшифровки генов, которые позволят создавать живые организмы с заданными свойствами.

– Чтобы восстанавливать популяции?

– Эта идея активно обсуждается, но дело и в другом. Генетические ресурсы Арктики очень важны: у обитающих здесь живых организмов много генов, обеспечивающих выживание в экстремальных условиях. Зная, какие гены отвечают за те или иные адаптации, можно регулировать свойства полезных животных. Тех же коров. Условно говоря, сделать их такими же устойчивыми к холоду, как мамонты.

– Обывателя часто пугают темой генной модификации.

– Но в любом случае Россия в этих исследованиях должна быть если не впереди, то наравне с США и европейскими странами. Если они активно инвентаризируют генетические ресурсы и свои базы данных, то и у нас такие же базы данных должны быть. Сейчас много говорится о будущей революции в биотехнологиях. Мы должны быть к этому готовы.

Хотя вопрос внедрения этих технологий, действительно, сложный. Внедрение должно опираться на доскональные исследования. Понятно, что шаги, предпринятые китайским учёным, создавшим генно-модифицированных детей, – это не тот подход, которого ждут от науки. Но мы не говорим, что уже завтра всё это будет внедряться. Мы только создаём базу данных. Она станет составляющей банка генетических данных нашей страны.

Фантастическое открытие

– Какова роль вашей структуры – ФИЦКИА РАН?

– Это один из ведущих академических центров в стране, а по отдельным проблемам и в мире, который нацелен на изучение Арктики как циркумполярного региона, то есть не только России, но и зарубежья. Центр включает шесть исследовательских институтов и множество лабораторий. Они изучают самые разные проблемы – загрязнения, миграцию элементов, воздействие на окружающую среду, сейсмическую активность, биоресурсы.

Занимаемся расшифровкой геномов, улучшением свойств сельскохозяйственных растений, ведём исследования аквакультуры. Работаем в сфере медицинских исследований. Кроме того, в центр входит сельхозстанция в Нарьян-Маре, проводящая исследования, связанные с оленеводством и рекультивацией земель. У нас самая северная в мире сейсмическая станция в Европе, которая находится на Земле Франца-Иосифа. Есть у нас и свой музей биоразнообразия.

– Люди иногда рассуждают скептически, дескать, сколько можно создавать арктических структур? Вот сейчас наш регион рассматривается как опорная точка для нового научно-образовательного центра.

– Задача была обозначена президентом России. Идея заключается в том, чтобы обеспечить интеграцию академической и вузовской науки, чтобы создавать продукты для предприятий. Предполагается, что правительство РФ выделит дополнительные средства на исследования, которые будут иметь прикладной характер. И здесь у нас, и у САФУ есть серьёзный потенциал. И есть пул заинтересованных промышленных компаний.

– Какое открытие, сделанное вашим центром, вы бы отнесли к самым неожиданным?

– Мы обнаружили, что на Новой Земле есть эндемичные виды живых организмов. Проще говоря, они встречаются только там. Бытовало мнение, что этот архипелаг был полностью покрыт ледниками, которые всё стёрли, и ничего своего там не осталось, а всё живое, что там есть, пришло недавно, когда ледники ушли. Наши данные показали, что Новая Земля была таким затерянным миром, убежищем для различных животных, насекомых и ракообразных.

Эти виды и подвиды формировались на архипелаге, по нашим оценкам, два-три миллиона лет. Это совершенно неожиданное открытие, фантастическое.