В последние годы ученые делают важные шаги к тому, чтобы сделать рыбоводство безопаснее и эффективнее. Коллектив исследователей Донского государственного технического университета под руководством доктора технических наук Дмитрия Рудого, используя грант Российского научного фонда (РНФ), глубоко изучил природные защитные механизмы, которые могут защитить рыб от самых опасных болезней. Ключевая роль в этих исследованиях принадлежит полезным микроорганизмам, а именно бактериям Bacillus velezensis, способным продуцировать уникальные антимикробные соединения: бациллибактин, фенгицин и сурфактин.
Актуальность борьбы с устойчивостью патогенов у рыб
Проблема бактериальных инфекций в системах разведения рыбы ежегодно приводит к огромным финансовым потерям и создает угрозу для устойчивого развития аквакультурной индустрии. Такие патогены, как Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas veronii, Staphylococcus xylosus, Streptococcus agalactiae, вызывают тяжелые заболевания, которые долгое время лечили антибиотиками. Однако резистентность к лекарствам нарастает, что требует поиска новых, более безопасных и экологичных подходов к защите рыб.
Именно пробиотики, основанные на естественных бактериях, оказываются перспективной альтернативой. Bacillus velezensis — одна из наиболее эффективных разновидностей, поскольку синтезирует вещества с противомикробным действием, не схожие ни по структуре, ни по механизмам работы с традиционными антибиотиками.
Исследование антимикробных соединений Bacillus velezensis
В лабораториях ДГТУ провели уникальное исследование, фокусируясь на трех ключевых соединениях, вырабатываемых Bacillus velezensis: бациллибактине, фенгицине и сурфактине. Модельные вычисления показали, что эти липо- и пептидные молекулы способны оказывать выраженное бактериостатическое действие на широкий спектр патогенных микроорганизмов, опасных для рыбы.
Для анализа механизмов был использован современный подход — компьютерное моделирование взаимодействий между молекулами-продуцентами Bacillus velezensis и белками-мишенями бактерий-возбудителей инфекций. В качестве объектов исследования были выбраны Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas veronii, Staphylococcus xylosus, Streptococcus agalactiae — микроорганизмы, устойчивость которых к антибиотикам давно стала серьезной проблемой рыбоводства.
Бациллибактин: главный союзник против патогенов
Результаты моделирования показали: из всех соединений наибольшую биологическую активность проявляет бациллибактин. Эта молекула связывается с жизненно важными ферментами бактериальных клеток — глутаминсинтетазой и дигидрофолатредуктазой; последние отвечают за метаболизм и размножение возбудителей болезни. При этом связывание настолько эффективно, что жизнеспособность патогенов практически полностью подавляется, их рост и деление прекращаются.
Фенгицин и сурфактин также снижают активность бактериальных ферментов, однако их эффект выражен в меньшей степени — по расчетам примерно в 1,3–2 раза слабее, чем у бациллибактина. Тем не менее, комплексное действие этих трёх соединений создает мощный защитный барьер для профилактики инфекций.
Экспериментальная проверка эффективности биопрепаратов
Чтобы подтвердить вычисленные эффекты на практике, исследователи применили инновативный подход: выращивали Bacillus velezensis в жидкой среде в течение суток, чтобы микроорганизмы смогли накопить максимальное количество ценных метаболитов. Извлеченная среда, насыщенная бациллибактином, фенгицином и сурфактином, затем наносилась на культуры опасных патогенных бактерий.
Через 24 часа наблюдений рост Pseudomonas aeruginosa и Aeromonas veronii оказался полностью подавлен. Этот результат подтверждает, что сопроизведённые Bacillus velezensis метаболиты работают как действенная биологическая профилактика бактериальных заболеваний рыб. Такой пробиотический подход формирует в аквакультуре новый уровень защиты, минимизируя использование традиционных антимикробных препаратов.
Потенциал внедрения и перспективы для аквакультуры
По мнению Дмитрия Рудого, включение бактерий-продуцентов бациллибактина в состав кормовых добавок для рыб хозяйственного разведения способно снизить потребность в антибиотиках и уменьшить риск развития лекарственной устойчивости у патогенных микробов. Такая мера, в свою очередь, поддерживает стабильность продукции аквакультуры и улучшает биобезопасность производства.
Экспериментальное внедрение в реальные аквакультурные системы станет следующим этапом работы ученых — предстоит доказать эффективность выбранных бактериальных штаммов на практике. Кроме того, планируется развитие исследований по оптимизации состава пробиотиков и совершенствованию методов биоинформатики с использованием машинного обучения. Это позволит расширить спектр антимикробных метаболитов, делая их еще более адресными и безвредными для окружающей среды.
Новые горизонты для экологии и рыболовства
Комплексная научная работа Донского государственного технического университета демонстрирует высокий потенциал Bacillus velezensis и ее биологически активных соединений для применения в рыбоводстве. Это усиливает позиции России в области экологичной аквакультуры и открывает новые возможности для устойчивого развития отрасли.
Продолжающиеся фундаментальные исследования обеспечивают прорыв в понимании сложных взаимодействий между пробиотиками и патогенными микробами у рыб, а также формируют знания, необходимые для создания уникальных препаратов, востребованных на мировом рынке аквакультуры. Таким образом, благодаря инновациям и энергичной научной деятельности, впереди рыбоводов ждут исключительно позитивные перемены и рост эффективности производства.
Источник: indicator.ru
