Що досліджує мікробіологія і як вона пов’язана з математикою: пояснення науковиці

Науковиця Марія Павловська, яка досліджує Чорне море та антарктичних мікроорганізмів, розповіла в інтерв’ю Малій академії наук про свою професію, для чого дослідникам моря вивчати математику та як ці науки пов’язані.

Науковиця зазначає, що на всіх наукових чи природничих спеціальностях студенти вивчають математику. Мікробіологи вивчають вищу математику, статистику чи інші спецкурси. Після закінчення університету завдяки цим знанням можна занурюватися глибше у цікаву тему, вивчати її докладніше. Без математики мікробіологія може існувати лише як описова наука, як в XVIII-XIX століттях. Тоді науковці вирушали у плавання, спостерігали за океаном і потім звітували, де вони бачили китів.

«Нині ж мікробіологи ставлять собі не лише запитання “що ми бачимо?”, а й “чому?”, “що це означає?” та “який результат отримаємо?”. Дані досліджень – кількісні. А отже, маємо їх правильно зафіксувати та інтерпретувати. Щоб отримати висновки та зрозуміти, що відбувається в екосистемі, потрібно використати математичне моделювання, статистику тощо. Звісно, частина цих процесів автоматизована, але необхідні знання математики, щоб зрозуміти, який інструмент варто застосувати у певних умовах», – пояснює Марія Павловська.

Вивчати мікробіологію важливо, щоб знати, що відбувається у довкіллі. Мікроби – це індикатори стану довкілля: вони можуть підказати, де є забруднення, а які зони небезпечні для людини. Наприклад, завдяки дослідженням мікробіому Чорного моря після підриву Каховської ГЕС науковці могли зрозуміти, чи відбуваються активні процеси розкладання забрудників, чи потрапили у воду гени стійкості до антибіотиків.

Крім того, мікроби можуть синтезувати різні корисні для людини речовини. Цей напрям мікробіології ще мало досліджений, але така біорозвідка – це можливість синтезувати нові речовини, створювати фармацевтичну продукцію та бути дотичними до світових медичних проривів.

Клінічну мікробіологію використовують у медицині. Вона досліджує патогенні організми та віруси, шляхи боротьби з ними. Мікроби вирощують для тестування їх на чутливість до антибіотиків.

Мікробіологи секвенують геном, тобто отримують інформацію внаслідок визначення точної послідовності нуклеотидів у ДНК організму. Щоб правильно дешифрувати ці дані, необхідно володіти інструментами біоінформатики, знатися на математиці та програмуванні.

У сільськогосподарській мікробіології науковці за мікробіомом оцінюють здоров’я ґрунтової екосистеми і її придатність до вирощування певних рослин, а також створюють препарати для покращення росту сільськогосподарських культур.

У Національному антарктичному науковому центрі вивчають морську й наземну мікробіологію: досліджують екологічні аспекти та займаються біорозвідкою.