Pomiary mikroświata, który steruje naszym światem
Od gleby pod naszymi stopami po jelita człowieka, zbiorowości mikroorganizmów kontrolują wszystkie podstawowe procesy biologiczne na naszej planecie i mogą dostarczyć ważnych informacji na temat zagrożeń i zmian w różnych środowiskach. Naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, opracowali właśnie precyzyjniejszy sposób mierzenia przepływu węgla w zbiorowości mikroorganizmów oraz bardziej szczegółowego rejestrowania ich funkcji i procesów metabolicznych. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Molecular and Cellular Proteomics. Zmiany w zbiorowości mikroorganizmów (skupisku malutkich organizmów niewidocznych gołym okiem) są zwykle pierwszym sygnałem ostrzegawczym o zmianach, które mogą wpłynąć na całe środowisko. Mikroorganizmy, zajmujące najniższe szczeble łańcucha pokarmowego, dostarczają mikrobiologom użytecznych danych, które mogą pomóc im w poznawaniu owych zmian, zapobieganiu im, a nawet leczeniu ich. Zważywszy, że na Ziemi mamy od 5 do 100 milionów gatunków mikroorganizmów, naukowcom jest niezwykle trudno zorientować się, na których kluczowych organizmach w tej zbiorowości należy się skoncentrować. Zespół pracujący nad projektem ISOTONIC (Narzędzia izotopowe w badaniu struktury i funkcji zbiorowości mikroorganizmów) umożliwił teraz skuteczniejsze rozpoznawanie kluczowych gatunków, analizowanie naturalnych procesów remineralizacji oraz badanie interakcji między mikroorganizmami. Nowa technika nazwana Protein-SIP (sondowanie stabilnymi izotopami) ma ogromny potencjał pod względem zakresu zastosowań i może nawet przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia. W ramach metody Protein-SIP zbiorowości mikroorganizmów dostarczane jest źródło węgla zawierające dwie masy izotopów (atomów z tym samym pierwiastkiem chemicznym, które posiadają różną liczbę neutronów). Przed opracowaniem tej nowej techniki naukowcy mogli identyfikować gatunki na podstawie aktywności metabolicznej za pomocą analizy DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego) lub RNA (kwasu rybonukleinowego). Dzięki metodzie Protein-SIP mogą teraz badać przepływ węgla (różnicę między usuwaną a dodawaną ilością węgla). Technika ta umożliwia identyfikowanie łańcuchów pokarmowych właściwych dla danej zbiorowości mikroorganizmów, a nawet badanie interakcji między grupami mikroorganizmów żyjących w tej samej zbiorowości. Profesor Hauke Harms z Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza (UFZ) w Niemczech zwraca uwagę, że nowy algorytm znacznie ułatwi przyszłe prace badawcze. "Metoda daje ogromne możliwości w zakresie badań nad zbiorowością, która stanowi fundament ekologii mikroorganizmów" - mówi. Technika, która jest już stosowana w projektach energetycznych i środowiskowych, może być wykorzystywana na wiele sposobów, w tym w obróbce biofilmów (jak tej wykorzystywanej w oczyszczaniu ścieków), w procesach wytwarzania biogazu, w analizie jelita człowieka oraz opracowywaniu zupełnie nowych metod leczenia. W przypadku połączenia z innymi technikami, metoda Protein-SIP jest również skutecznym sposobem badania sieci troficznej biorącej udział na przykład w rozkładzie benzenu. "Metoda Protein-SIP już jest stosowana w projektach z udziałem partnerów krajowych i międzynarodowych do identyfikacji aktywności metabolicznej bakterii metanowych w złożach roponośnych oraz w cyklu metanu w osadach morskich" - mówi dr Hans Richnow z UFZ. Dalsze badania zespołu będą prowadzone dwutorowo, tj. identyfikacja kluczowych organizmów w rozkładzie zanieczyszczeń środowiskowych przy braku tlenu i badanie powiązań między bakteriami jelitowymi a organizmami gospodarzy. Projekt ISOTONIC, realizowany pod kierunkiem UFZ, otrzymał dofinansowanie w kwocie 301.653 EUR z budżetu Działania Marie Curie Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.
Kraje
Niemcy