Сайт института: http://www.ibp.ru/

Институт биофизики Сибирского Отделения Российской академии наук основан 1 июля 1981 г. на базе Отдела биофизики, функционирующего в составе Института физики им. академика Л.В. Киренского СО АН СССР.

Директор-организатор Института биофизики СО РАН — академик И.А. Терсков (1981-1984 гг.). С 1984 г. по 1996 г. руководство Институтом осуществлял академик И.И. Гительзон, в настоящее время — советник РАН.

С 1996 г. Институтом руководит член-корреспондент РАН Дегерменджи Андрей Георгиевич.

В Институте биофизики СО РАН работает 180 человек, в том числе 72 научных сотрудника, из них 1 академик, 1 член-корреспондент, 14 докторов наук и 49 кандидатов наук. В аспирантуре обучаются 15 человек.

Основное научное направление исследований «Биофизика и биотехнология живых систем, включая замкнутые искусственные и природные экологические системы, моделирование и прогноз их состояния».

Широкий диапазон объектов исследования — от бактерий и простейших до высших организмов, включая человека, а так же природных экосистем — объединенный общим методологическим подходом, заключающемся в анализе механизмов управления биосинтезом в биологических множествах, успешно развивается, а полученные результаты общепризнанны в России и в мире.

Самыми первыми работами, положившими начало становлению биофизической науки в Красноярске, стали работы И.А. Терскова и И.И. Гительзона по изучению закономерностей функционирования популяций клеток крови. Биофизический подход, первоначально примененный к анализу состояния и динамике эритроидных популяций, был использован для исследования системы красной крови в организме животных и человека. На основе изученных закономерностей в лаборатории биофизики разработаны методы дисперсионного анализа системы кроветворения по кинетике гемолиза (метод эритрограмм) и выявлены основные закономерности управления данной системой.

Возможности биофизического подхода, примененного изначально при изучении системы красной крови, далее стали успешно развиваться в новом направлении работ — параметрическом управлении биосинтезом продуцирующих клеточных популяций. Теоретические и экспериментальные исследования показали возможность создания устойчиво функционирующих биофизических систем непрерывного биосинтеза. В таких биосистемах рабочим телом служат живые организмы, а управление режимом их функционирования осуществляется автоматизировано по показаниям датчиков состояния организмов и среды обитания. Экспериментально доказано, что в данных управляемых биотехнических системах возможно регулирование скоростью и биохимической направленностью синтеза организмов в пределах возможностей их генотипа. Это позволило за сравнительно короткий срок создать автоматизированные биотехнические системы параметрически управляемого биосинтеза организмов различного уровня сложности — низших и высших фототрофов, литоавтотрофных и гетеротрофных бактерий, дрожжей, простейших, высших растений, изолированных органов и тканей, а также искусственных биоценозов и микроэкосистем.

Полученными результатами продемонстрировано, что в созданных управляемых системах биосинтеза возможна реализация огромного потенциала генетически обусловленной программы роста и биосинтеза организмов при максимальной интенсивности, без каких-либо ограничений роста и развития. Реализованная идея параметрического управления биосинтезом позволила обосновать возможность создания реально действующей замкнутой биологической системы жизнеобеспечения человека (БСЖО).

Институт биофизики СО РАН является пионером в исследованиях замкнутых экологических систем. Такие системы, моделируя уникальное свойство биосферы — замкнутость круговорота веществ, представляют большой фундаментальный интерес для экспериментального изучения закономерностей существования биосферы.

В практическом отношении БСЖО позволяют обеспечить высокое качество жизни для человека за пределами границы биосферы в космосе, а также в экстремальных условиях полярных широт, пустынь, высокогорья, под водой.

В 1964 году в Отделе биофизики Института физики АН СССР впервые осуществлена замкнутая по газообмену двухзвенная система жизнеобеспечения «человек-хлорелла», в 1965 — реализовано замыкание по воде, а в 1968 — проведены первые эксперименты в трехзвенной системе «человек — микроводоросли — высшие растения».

На основе этих результатов был спроектирован и создан экспериментальный комплекс «БИОС-3», представляющий собой замкнутую экологическую систему жизнеобеспечения человека с автономным управлением. Созданный более 30 лет назад прототип биосферы «БИОС-3», основная идея которого заключалась в возможности поддержания длительного существования человека за счет биологически замкнутого круговорота веществ, послужил родоначальником экспериментов, проводимых с целью выяснения механизмов функционирования природных экосистем. Система «БИОС» является гордостью не только Института, но и отечественной науки. Эксперименты в «БИОС-3» при участии экипажа из 2-3-х человек достигли полугодовой длительности при полном замыкании системы по газо- и водообмену и при воспроизводстве пищи до 80% от потребностей экипажа.

Непрерывные культуры микроорганизмов оказались удобной моделью для количественного изучения экологических и эволюционных процессов. Теоретико-экспериментальные исследования позволили уточнить общую картину и найти ряд количественных закономерностей микроэволюции в микробных популяциях, описать явление автоселекции и использовать его для получения быстрорастущих микроорганизмов и сверхсинтетиков целевых продуктов.

Так, открытые в 50-е годы и малоизученные микроорганизмы с уникальным типом метаболизма (хемолитоавтотрофные водород-, СО- и железоокисляющие бактерии) в 70-е годы стали объектом активного изучения; на основе этих микроорганизмов в Институте биофизики СО РАН исследованы, разработаны и реализованы уникальные эффективные биосистемы получения белка одноклеточных, разрушаемых термопластичных биополимеров; биогидрометаллургические процессы извлечения цветных металлов из руд, концентратов и горных пород.

В частности, при использовании культур хемолитоавтотрофных микроорганизмов в Институте биофизики СО РАН разработаны эффективные биосистемы производства биоразрушаемых термопластичных биополимеров — полиоксиалканоатов (ПОА), — получаемых в результате бактериального хемосинтеза на водороде. ПОА являются перспективным материалом для использования в пищевой промышленности (упаковочный материал), в медицине (трансплантация органов, шовный материал), радиоэлектронике, приборостроении. В Институте проведены комплексные медико-биологические исследования отечественных полиоксиалканоатов (ПОА), синтезированных Ralstonia eutropha в Институте биофизики СО РАН. В экспериментах in vitro и in vivo доказана биологическая безопасность полимеров в виде мембран и шовных нитей и их пригодность для биомедицинских применений.

В Институте активно ведутся разработки, связанные с проблемой очистки сточных вод, бактериального выщелачивания руд. Исследование функционирования сообществ микроорганизмов и простейших, как микробиологического барьера для предупреждения загрязнения окружающей среды, легли в основу разработанных и имеющих практическое применение технологий биодеградации фенолов, соединений нафталинового ряда, анионогенных ПАВ в промышленных сточных водах.

Особое место в исследованиях Института занимают морские светящиеся микроорганизмы и морская биолюминесценция как явление общеокеаническое. В Институте биофизики СО РАН впервые разработана аппаратура и методы для биолюминесцентной визуализации пространственной структуры океанических биоценозов. Первоначально основным объектом изучения были светящиеся бактерии. Собранный обширный материал послужил основой для создания единственной в России специализированной Коллекции культур светящихся бактерий (КК ИБСО).

Проведена большая серия исследований свойств светящихся бактерий, установлены закономерности излучения бактериальной клетки. На основе лиофилизированных светящихся бактерий и выделенной из них люциферазной ферментной системы предложен ряд методов экспрессного биолюминесцентного анализа для медицины, контроля состояния природной среды и управления биотехнологическими процессами.

В ИБФ СО РАН успешно развиваются и совершенствуются методы молекулярной биологии. В Институте клонирована кДНК, кодирующая Са2+-регулируемый фотопротеин обелин из биолюминесцентного морского гидроида Obelia geniculata, определена ее нуклеотидная последовательность, по которой восстановлена аминокислотная последовательность белка. Показано, что среди исследованных к настоящему времени Са2+-регулируемых фотопротеинов, обелин из Obelia geniculata обладает наилучшими характеристиками как индикатор внутриклеточного кальция. Получены кристаллы белка и определена его пространственная структура с разрешением 1,8 A. На основе этих результатов разработаны высокочувствительные иммунобиолюминесцентные методы с Са2+-активируемым фотопротеином из морского биолюминесцирующего гидроидного полипа Obelia longissima в качестве метки для определения альфафетопротеинов, лютеинизирующего гормона (ЛГ), тиреотропного гормона (ТТГ), пригодные для замены радиоиммунных методов.

Опыт работы в океанографических экспедициях и потребности современной экологии в интегральных методах позволили обосновать возможность непрямого подхода к диагностике состояния больших природных экосистем путем измерения возмущений, вносимых в физические поля природной среды естественными процессами, происходящими в биосфере, а также в результате антропогенных воздействий. Для дистанционного измерения оптических характеристик водных масс и растительных сообществ разработана и построена специальная аппаратура, позволяющая со скоростью движения носителя получать информацию о первичной продуктивности морских биоценозов, сельскохозяйственных посевов, лесов, загрязнении вод. Исследования на Енисее, Байкале, Каспии, Тихом и Индийском океане показали пригодность методов для различных гидрооптических условий. На этой основе сформированы научно-социальные проекты «Экология величайших рек мира», «Зеленая волна», программы «Хлорофилл в биосфере», «Чистый Енисей», поддержанные Гидрологическим Обществом при ЮНЕСКО, Рабочей группой «Науки о Земле» Российской академии Наук и Национальной астронавтической федерацией США, Российским Фондом Фундаментальных исследований и др.