РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК: УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ. ОТЧЕТ ЗА 2014 год

115

Показано, что различия белкового профиля микроорганизмов

рода  Bifidobacterium  отражают  уникальность  спектра  белков
(протеома)  каждого  отдельного  штамма  (штаммоспецифичность)
бифидобактерий,  что  определяет  их  функциональную  активность,
особенности  взаимодействия  с  ассоциативными  микросимбионтами  и
интеграцию  с  организмом  хозяина  при  ассоциативном  симбиозе
человека (Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО
РАН).

Организована

коллекция

культур

микроорганизмов,

используемая  при  проведении  фундаментальных  и  прикладных
исследований в области симбиологии. Ряд штаммов микроорганизмов,
выделенных  из  природных  водоемов  и  организма  человека,
предложено  использовать  для  деструкции  нефтепродуктов,  как
источник  биологически  активных  веществ  при  создании  про-  и
синбиотиков, а также в качестве референс-штаммов для тестирования
противомикробных  препаратов  нового  поколения,  пригодных  для
борьбы  с  персистирующей  микрофлорой  (Институт  клеточного  и
внутриклеточного симбиоза УрО РАН).

Исследовано влияние физико-химических и биологических

факторов на адгезию коринебактерий репродуктивного тракта женщин
к  фибронектину.  Установлено,  что  адгезивная  способность
коринебактерий  связана  с  поверхностными  протеинами  и  носит
маннозозависимый  характер.  Высокая  адгезия  при  низких  значениях
рН

объясняет

участие

коринебактерий

формировании

микробиоценоза репродуктивного тракта женщин в норме и их роль в
колонизационной резистентности биотопа (Институт клеточного и
внутриклеточного симбиоза УрО РАН).

Обнаружено новое свойство — антигемоглобиновая активность

(АнтиНbА) у энтерококков фекальной микрофлоры человека.
Выявлено, что наиболее высокий уровень АнтиНbА характерен для
бактерий

вида

Enterococcus

faecalis.

Показана

взаимосвязь

антигемоглобиновой активности с другими факторами патогенности у
энтерококков:  штаммы  Е.  faecalis  с  высокими  значениями  АнтиНbА
характеризуются  наличием  основных  факторов  патогенности  –
цитолизина  (гемолизина)  и  желатиназы  (Институт  клеточного  и
внутриклеточного симбиоза УрО РАН).

Установлены генетические варианты S. aureus, которые

характерны для резидентных бактерионосителей. Они отличались
наличием генов-регуляторов agr, а также генов, кодирующих протеины

116

клеточной  стенки,  ответственные  за  связывание  фибриногена.  Часть
(33,4-40,0%)  штаммов  стафилококков  имели  гены,  детерминирующие
синтез  лейкоцидина  (Luk  F)  и  энтеротоксинов  (SEC  3).  Генетическое
типирование

патогенного

потенциала

стафилококков

бактерионосителей можно использовать для прогнозирования риска
развития эндогенных стафилококковых инфекций (Институт
клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН).

Выявлено, что увеличение экспрессии гена рецептора к

трансферрину  (CD71)  ассоциировано  с  недостатком  энергетического
ресурса  лимфоцитов  и  усилением  интенсивности  анаэробного
метаболизма.  Сбрасывание  рецепторов  Т-лимфоцитами  (щеддинг)
производится  только  дифференцированными  клетками,  уровень
апоптоза  их  ассоциирован  с  активностью  лимфопролиферации.
Накопление

внеклеточного

пула

рецепторов

обеспечивается

дефицитом фагоцитарной активности нейтрофилов и моноцитов.
Дефицит фагоцитоза компенсируется повышением его интенсивности
(рис. 107) (Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН).

Рис. 107. Увеличение концентрации свободного пула (CD)

лимфоцитарного происхождения в сыворотке крови.

Установлено, что у мужчин, работающих в условиях Заполярья

ниже концентрации в крови дофамина, эстрадиола и антиспермальных

117

антител, на фоне более высоких концентраций тестостерона по
сравнению с живущими в Приполярье. Показана зависимость
соотношения

концентрации

тестостерона,

эстрадиола

антиспермальных  антител  от  уровня  дофамина.  Возрастная  динамика
изменения  гормонов  системы  гипофиз-гонады  менее  выражена  у
жителей  Заполярья  (рис.  108)  (Институт  физиологии  природных
адаптаций УрО РАН).

Рис. 108. Модулирующие эффекты содержания дофамина в крови на

соотношение половых стероидных гормонов и уровень антиспермальных

антител у мужского населения Арктики.

Установлены более высокие уровни аутоантител у жителей

Заполярья к

окисленным липопротеинам низкой плотности (

оЛПНП),

инсулину, клеткам островков Лангерганса поджелудочной железы,
декарбоксилазе глютаминовой кислоты

Доказана зависимость уровня

сывороточных  аутоантител  от  возраста  и  сезона  года.  Уровень
аутоантител  к  оЛПНП  ассоциирован  с  концентрацией  общего
холестерина  (ОХС)  и  триглицеридов  (ТГ);  увеличение  концентрации
аутоантител к оЛПНП до 315мЕ/мл связано со снижением в сыворотке
крови  концентраций  ОХС  на  38,29%  и  ТГ  на  23,7%.  С  увеличением
концентрации  аутоантител  к  инсулину  выше  10  Ед/мл  увеличивается
базальная  секреция  С-пептида

(Институт физиологии природных

адаптаций УрО РАН).

118

65. Применение интегративного подхода в анализе

молекулярных  процессов  и  их  регуляции  у  живых  существ  на
разных  этапах  эволюции  и  при  адаптации  организма  человека  и
животных  к  меняющимся  условиям  среды  обитания  и
экстремальным

воздействиям;

использование

полученных

результатов в клинической медицине, космической медицине и
медицине экстремальных состояний.

В чис

ленных экспериментах показано, что скорость

распространения  волны  возбуждения  по  миокарду  существенно
зависит  от  характера  анизотропии  миокардиальной  ткани,  который
меняется  в  зависимости  от  геометрических  характеристик  левого
желудочка  и  степени  закрутки  волокон  в  толще  стенки.  Найдено,  что
характеристики  спиральных  волн,  имитирующих  патологический
характер  возбуждения,  также  существенно  зависят  от  геометрии
левого  желудочка  (рис.  109)  (Институт  иммунологии  и  физиологии
УрО РАН).

Рис. 109. Модель левого желудочка с сердечными волокнами на спиральных

поверхностях, образующих толщу стенки.

А – модель левого желудочка сердца человека, образованная спиральными
поверхностями заполненными непересекающимися кривыми, которые
адекватно воспроизводят направление волокон миокарда в ЛЖ;
Б – спиральная поверхность и два волокна на ней (вид спереди);
В – спиральная волна на поверхности эпикарда в модели ЛЖ, инициирующая
нарушение нормального хода возбуждения и сокращения сердца.

Кардиоэлектротопографическое исследование на поверхности

тела спортсменов показало, что физиологическое ремоделирование
миокарда, заключающееся в разнонаправленных структурных и

119

функциональных  изменениях  сердца  приводит  к  различиям  в
соотношении  длительностей  фаз  деполяризации  желудочков  у
обследованных  лыжников-гонщиков  и  тяжелоатлетов  (Лаборатория
сравнительной кардиологии Коми НЦ УрО РАН).

Установлено, что в течение острого коронарного синдрома у

кошек фибрилляция желудочков возникает при

удлинении

возбудимости (реполяризации) в миокарде, окружающем зону ишемии,
что отражается на ЭКГ в виде инверсии конечной фазы Т волны
(рис. 110) (Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН).

Определен фермент-мишень и изучена физиологическая

активность  обладающих  мощным  обратимым  гипобиотическим
действием  производных  1,3,4-тиадиазина,  синтезированных  в
Институте  органического  синтеза  им.  И.Я.  Постовского  УрО  РАН
(рис. 111). На примере фермента сукцинатдегидрогеназы митохондрий
печени крыс уточнены ответственные за физиологическую активность
участки  молекул  этих  соединений  (Институт  физиологии  Коми  НЦ
УрО  РАН  совместно  с  Институтом  органического  синтеза  УрО
РАН).

Рис. 110. ЭКГ в грудных отведениях в норме и при ишемии (модель).

А – аорта, Л – левое предсердие, П – правое предсердие, ЛС- легочный ствол,

ПЖ, ЛЖ – правый и левый желудочек, соответственно.

120

Рис. 111. Значения активности (M±SD) сукцинатдегидрогеназы митохондрий печени

крыс до и после инкубации с производными 1,3,4-тиадиазина: L-2, L-6, L-10.

Различия значимы относительно контроля при: * - р < 0,05; *** - р < 0,001.

У большинства обследованных на аппаратно-программном

комплексе  «Экосан-2007»  в  покое  мужчин-северян-спортсменов,
тренирующих  как  выносливость  (лыжники-гонщики),  так  и
скоростную  силу  (тхэквондисты)  по  «показателю  активности
регуляторных  систем»  выявлены  донозологические  состояния
(рис. 112) (Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН).

Установлены различия результатов электроэнцефалограммы

в зависимости от концентрации интерлейкина 6 (IL-6) в крови.
При низких уровнях (ниже 5пг/мл) регистрируется стойкая
симпатическая

активность,

нарушение

таламокортикальных

взаимоотношений функций головного мозга и низкая
успешность биоуправления. При более высокой концентрации
IL-6

отмечается слабая альфа-активность и повышенная –

диэнцефальных структур (Институт физиологии природных
адаптаций УрО РАН).

121

физиологическая норма (1-3) донозологическое состояние (4-5)
преморбидное состояние (6-7) срыв адаптации (8-10)

Рис. 112. Процентное соотношение различных функциональных состояний

организма лыжников и тхэквондистов на основании данных показателя

активности регуляторных систем (в баллах).

Определены нейрофизиологические критерии преимущества

сеанса    управляемого    повышения    вагусных    влияний    на    ритм
сердца  с  обратной  связью:  более  выраженное  повышение  альфа-
активности    в    лобной,    центральной    и    затылочной        областях
мозга,  более  значимое  снижение  тета-активности  в  лобной  и
затылочной          областях        мозга      и        повышение      бета-активности
в  лобной  и  затылочной  областях  мозга  в  сравнении  с  лицами,
находившимися      в      состоянии      покоя      без      обратной      связи
(Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН).

У подростков приполярных районов и Заполярья средние

значения    объема    и    точности    произвольного    внимания,
скорости  переработки  информации  статистически  идентичны.
У   девушек   Заполярья   для   обеспечения   адаптации   к    условиям
среды  в  структуре  личностных  характеристик  более  выражен
педантичный      и      застревающий      тип      акцентуации      характера.
Наиболее    высокий    показатель    устойчивости    произвольного
внимания    отмечается    у    юношей    Заполярья    (Институт
физиологии природных адаптаций УрО РАН).

123

_____________________________________________________________

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

66.

Геодинамические

закономерности

вещественно-

структурной эволюции твердых оболочек Земли.

Анализ возможных взаимосвязей структур фундамента

Европейской платформы и Уральского орогена показал, что
криволинейность

Уральского

орогена

была

предопределена

существовавшими очертаниями прилегающей с запада платформенной
области, а изгибы Уральского орогена – следствие структурно-
вещественной неоднородности платформенного фундамента (рис. 113).
(Институт геологии Коми НЦ УрО РАН).

Рис. 113. Схема расположения структурно-

вещественных комплексов–индикаторов

криволинейности Уральского орогена.

1– осадочный чехол Восточно-Европейской

платформы; 2–3 – палеозойские формации

Урала (2 – палеоокеанические;

3 – палеоконтинентальные); 4–нео-

мезопротерозойские образования,

преимущественно претерпевшие

зеленосланцевый метаморфизм;

5–9 – индикаторные архейские и

палеопротерозойские метаморфические

комплексы (5 – гнейсо-гранулитовые,

6 – гнейсо-мигматитовые,

7 – кристаллосланцевые, 8 – эклогит- гнейсовые

и эклогит-сланцевые, 9 – гранулит-

метабазитовые); 10–11 – индикаторные базит-

гипербазитовые комплексы (10 – базит-

гипербазитовые массивы платиноносного

пояса; 11 – базит-гипербазитовые массивы

офилитовых комплексов).

Буквенные обозначения: СП–Собское

поперечное поднятие, КП–Кожимское

поперечное поднятие, УВ–Уфимский выступ.

124

Изучение триасовых грабенов на западе Западной Сибири

показало,  что  Даниловский  грабен  представляет  собой  продукт
субширотного растяжения, а Половинкинский – субширотного сжатия.
Ar-Ar  датировки  по  пироксенам  (249,4  ±  4,5  млн  лет  –  базальты
Даниловского  грабена;  275,7  ±  10,4  млн  лет  –  базальты
Половинкинского  грабена)  свидетельствуют  о  том,  что  излияния
базальтов,  заполняющих  грабены,  начались  в  пермское  время  при
субширотном сжатии. Со сменой режима сжатия растяжением в начале
триаса  связаны  максимальные  объемы  извержений  базальтов  в
крупных  грабенах  субмеридионального  простирания  (рис.  114)
(Институт геологии и геохимии УрО РАН).

Рис. 114. Геологическая карта доюрского основания Шаимского района Западной

Сибири (А). Геодинамическая схема направлений растяжения и сжатия

земной коры (Б). Условные обозначения: 1 – гипербазиты, 2 – габброиды,

3 – гранитоиды, 4 – сланцы верхнего палеозоя, 5 – терригенные породы карбона,

6 – базальты палеозоя, 7 – известняки девона, 8 – базальты нижнего триаса,

9 – тектонические сдвиги, 10 – направления сжатия или растяжения, 11 – границы:
тектонические (пунктир) и обычные (линия), 12 – квадратом показаны скважины и

их номера, 13 – вулканогенные грабены (I – Даниловский, II – Половинкинский).

125

Получены первые данные о вещественном составе пород

кристаллического фундамента северо-западной часть Западной Сибири
(Янгиюганская площадь). Установлено, что плагиогнейсы фундамента
образованы в раннем ордовике (486 ± 4 млн лет) в условиях
амфиболитовой фации метаморфизма за счет лейкократовых
плагиогранитов поздневендского возраста (566 ± 3 млн лет) (рис. 115)
(Институт геологии и геохимии УрО РАН).

Рис. 115. Изотопная
U-Pb диаграмма с
конкордией для
цирконов из пробы
плагиогнейса
(обр. Янг1/4047 м),
Западная Сибирь.

67.

Фундаментальные

проблемы

развития

литогенетических,

магматических,

метаморфических

минералообразующих систем.

Установлены не известные ранее в различных типах пегматитов

Ильменских  гор  минералы  –  оксиды  и  гидроксиды  марганца:
тодорокит,  криптомелан,  бернессит  и  голландит  (рис.  116).
Характерной  чертой  гипергенных  минералов  марганца  в  пегматитах
является высокое содержание бария и практически полное отсутствие
железа.  Несмотря  на  образование  данных  минералов  в  различных
геологических  условиях,  химический  состав  минералов  марганца
сходен,  что  свидетельствует  о  единстве  и  масштабности  гипергенных
процессов  минералообразования  в  Ильменских  горах  (Ильменский
государственный заповедник УрО РАН).

126

Рис. 116. Внутреннее строение агрегатов гидроксидов марганца.

Изображение во вторичных электронах:

а – смена плотного голландита (Hl) пластинчатым тодорокитом (Td);

б – концентрически-зональный агрегат гидроксидов Mn (Hl – голландит,

В – бернессит); в – скелетные кристаллы криптомелана (Cr) с баритом (Ba).

Впервые для цирконов из пегматитов Ильменских гор получены

U/Pb  SRIMP  датировки  миаскитовых  (251  ±  6  млн  лет)  и
полевошпатовых  (240,2  ±  5  млн  лет)  образцов  (рис.  117).  Морфо-
геохимическое  сходство  цирконов  миаскитов  (432  ±  3,7  млн  лет)  и
миаскитовых

пегматитов

предполагает

единство

источника

миаскитового и пегматитового расплава. Время образования
пегматитов

соответствует

формированию

постколлизионной

региональной сдвиговой структуры (P-T), что свидетельствует о
метаморфогенном

происхождении

пегматитового

расплава.

Возрастной разрыв в формировании пегматитов – 10–11 млн лет
соответствует длительности их метаморфической эволюции (Институт
геологии и геохимии УрО РАН, Ильменский государственный
заповедник УрО РАН, Институт минералогии УрО РАН).

Рис. 117. U–Pb возраст
цирконов пегматитов.

127

Показано, что последовательность трансгрессий и регрессий,

фиксируемых  в  пределах  изолированной  карбонатной  платформы  на
востоке  Среднего  Урала  в  позднем  девоне  и  начале  карбона,  их
приуроченность  к  определенным  интервалам  времени  согласуются  с
колебаниями

уровня

мирового

палеоокеана.

Этот

вывод

свидетельствует  о  связи  бассейна,  существовавшего  на  территории
восточной  зоны  современного  Среднего  Урала,  с  мировым  океаном.
Локальные  (региональные)  события  на  глубину  бассейна  отразились
незначительно.  В  позднем  турне,  вероятно,  имела  место  частичная
потеря  связи  с  океаном,  в  это  время  упомянутые  колебания  влияли  в
меньшей степени (Институт геологии и геохимии УрО РАН).

На

основе

петролого-минералогических

изотопно-

геохронологических

исследований

максютовского

эклогит-

голубосланцевого комплекса получены новые данные о полихронности
высокобарического  метаморфизма  Урала  в  интервале  2500–340  млн
лет.  В  составе  максютовского  комплекса  (HP),  кроме  традиционно
выделяемых  метатерригенной  (эклогитсодержащей)  и  винчит-
зеленосланцевой  («офиолитоподобной»)  ассоциаций,  связанных  с
девонской коллизией типа дуга – континент, установлено присутствие
двух  новых  UHP  ассоциаций  (800–1240  °С,  Р  >  30–45  кбар),
сформированных в глубинной зоне континентального рифта. Первая
представлена

жадеит-гроссуляровыми

эклогитами,

ассоциированными с оливин-энстатитовыми перидотитами (Ol + En +
Mgs

Ti-Chu),

вторая – гроссуляр-клинопироксеновыми и

лавсонитсодержащими породами, связанными с антигоритовыми
серпентинитами.

Объединение

аккреционных

террейнах

коллизионных орогенов HP-UHP ассоциаций континентальной
рифтовой и коллизионной стадий установлено впервые в мире
(Институт геологии и геохимии УрО РАН).

68.

Периодизация

истории

Земли,

определение

длительности и корреляция геологических событий на основе
развития методов геохронологии, стратиграфии и палеонтологии.

Получены новые данные по строению пограничных отложений

лландовери и венлока, впервые обнаружены нанобиогенные структуры
в силурийских строматолитах. В разрезе силура на поднятии Чернова
выявлен

интервал

мощностью

более

100 м,

заключающий

лландоверийские

конодонты

венлокскую

макрофауну

128

(табулятоморфные  кораллы,  брахиоподы  и  остракоды),  а  также
биогенные  микробиальные  образования,  которые  подтверждают
биологическую  природу  венлокских  строматолитовых  построек  на
поднятии  Чернова  (рис.  118)

(Институт геологии Коми НЦ УрО

РАН).

Рис. 118.

Нанобиогенные

структуры в венлокских

строматолитах:

1 – минерализованные

чехлы трубчатых

нитевидных образова-

ний, возможно,

цианобактерий;

2 – шаровидные

фоссилии;

3 – куполообразными

фоссилиями;

4, 5, 6 – фрагменты

микробной

нанобиопленки.

На основании U–Pb (SIMS) и Pb–Pb (Pb-evaporation)

датирования  цирконов  установлена  дискретность  гранитоидного
магматизма  Тиманского  мегаблока  Печорской  плиты.  Возраст
гранитов  1056  ±  18  млн  лет  (центральная  часть  Ижемской  зоны)
синхронизируется  с  гренвильской  активизацией  и  свидетельствует  о
допозднерифейском  времени  заложения  тиманской  пассивной
континентальной  окраины.  Формирование  гранитов  п-ва  Канин

129

(883 ± 16 млн лет) связано с постгренвильской деструкцией в ходе
распада

Родинии.

Возраст

раннеорогенных

гранитоидов

нижнеомринского  комплекса  (юго-восточная  часть  Ижемской  зоны)
находится  в  интервале  602–595  млн  лет,  который  коррелируется  с
возрастом  гранитов  Северного  Тимана,  621  ±  4  млн  лет.  Гранитоиды
чаркаюского  комплекса  формировались  в  финальную  стадию
тиманского  орогенеза  в  интервале  557–544  млн  лет  (рис.  119)
(Институт геологии Коми НЦ УрО РАН).

Рис. 119. Схематическая карта фундамента Печорской синеклизы

С U-Pb (SHRIMP) возрастами цирконов из гранитоидов.

130

70. Физические поля, внутреннее строение Земли и

глубинные геодинамические процессы.

позиции

ранее

выполненного

тектонического

районирования кристаллической коры Приуральской области
Западно-Сибирской

геосинеклизы

проанализированы

процессы

верхнепермской

гранитизации,

образование

нижнемезозойских

грабенов,

сопровождаемое

излияниями

базальтов

триаса,

тектоника осадочного чехла и нефтегазоносность геологической
среды.

Полученные

результаты

подтверждают

новую

парадигму

образования

месторождений

углеводородов

за

счет

интенсивной

глубинной

флюидизации

особых

динамических зонах, совпадающих с участками пересечения
глубинных

субширотных

дислокаций

субвертикальными

и(или) диагональными разломами. На основе установленных
критериев

выделены

перспективные

площади

на

углеводороды

участки

для

постановки

детальных

поисково-разведочных работ (рис. 120) (Институт геофизики УрО
РАН).

71.

Закономерности

формирования

химического

изотопного состава Земли. Космохимия планет и других тел
Солнечной системы. Возникновение и эволюция биосферы Земли,
биогеохимические циклы и геохимическая роль организмов.

Установлено,

что

минеральный

состав

метеорита

«Урал», найденного рядом с поселком Урал в 1981 г.,
представлен

хризолитом,

бронзитом,

диопсидом,

альбитом,

хромитом,

камаситом,

тэнитом,

троилитом,

пентландитом,

хлорапатитом

мерриллитом.

Диопсид,

тэнит,

пентландит,

хлорапатит

мерриллит

определены

космическом веществе впервые. Подтверждено, что метеорит
является

обыкновенным

каменным

хондритом,

относится

петрологическому

типу

Н5-Н6

характеризуется

сильными

вторичными

изменениями

виде

развития

гипергенного минерала гетита (рис. 121) (Институт геологии
и геохимии УрО РАН).

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК: УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ. ОТЧЕТ ЗА 2014 год - часть 8