Przełożenie wyników badań z zakresu biotechnologii morskiej na praktykę przemysłową
Okrzemki to jednokomórkowe glony o wysyconej krzemionką ścianie komórkowej, które spotkać można w prawie wszystkich siedliskach wodnych. Okrzemki Haslea ostrearia są uważane za powszechnie występujący gatunek tychopelagialny żyjący w ciepłych oraz tropikalnych wodach. Okrzemki te są wyjątkowe ze względu na swój pozaplastydowy niebieskawy kolor, wynikający z obecności w szczytach komórek rozpuszczalnego w wodzie niebieskiego pigmentu zwanego mareniną. Po przedostaniu się do wody morskiej marenina może osadzać się na skrzelach małży, które zmieniają wtedy kolor na zielony. Proces ten jest wykorzystywany komercyjnie w akwakulturach małży, ponieważ poprawia smak owoców morza, a naturalny pigment jest wykorzystany w produkcji żywności oraz kosmetyków. W ramach projektu GHaNA, realizowanego przy wsparciu działań „Maria Skłodowska-Curie”, badano bioróżnorodność okrzemków z rodzaju Haslea pod kątem zastosowań w biotechnologii morskiej.
Czerpanie z ekofizjologii okrzemków przy produkcji wysokowartościowych produktów
W ramach projektu GHaNA badano naturalne zakwity niebieskich okrzemków w Oceanie Atlantyckim (Karolina Północna, Stany Zjednoczone), Morzu Śródziemnym (Korsyka, Francja) i Adriatyku (Chorwacja), co ma ułatwić projektowanie doraźnych fotobioreaktorów. Nacisk położono na badania przesiewowe kultur mikroalg unoszących się na powierzchni i znajdujących się w biomasie, a także na ekstrakcję, oczyszczanie i identyfikację struktury chemicznej wysokowartościowych związków. W efekcie poszerzono wiedzę na temat różnorodności rodzaju oraz odkryto cztery niebieskie gatunki Haslea i trzy o innym zabarwieniu. Trwa także sekwencjonowanie genomu gatunku H. ostrearia. Scharakteryzowanie różnych cech autekologicznych, jak i związanych z pigmentacją oraz fizjologią gatunków Haslea pochodzących z różnych stanowisk może ułatwić optymalizację ich hodowli w fotobioreaktorach i przewidywanie ich reakcji na globalną zmianę klimatu, a tym samym selekcję szczepów do konkretnych zastosowań w fotobioreaktorach. Naukowcy projektu GHaNA badali strategie fotoadaptacji i fotoaklimatyzacji tych organizmów, porównując gatunki i szczepy z tego samego rodzaju, ale pochodzące z różnych obszarów geograficznych – od Arktyki po równik. Poczyniono postępy w projektowaniu fotobioreaktorów i produkcji mareniny z wykorzystaniem membran ultrafiltracyjnych. Marenina, będąca kluczowym metabolitem w zastosowaniach przemysłowych, została poddana badaniu kolorymetrycznemu pod kątem jej stabilności w zależności od pH, światła i temperatury po wprowadzeniu jej do emulsji w roli barwnika. Zespół projektu GHaNA badał również kluczowe szlaki syntezy terpenoidów oraz enzymy wytwarzane przez Haslea. Badano także różnorodność chemiczną izoprenoidów produkowanych przez różne szczepy Haslea oraz wpływ czynników środowiskowych i rozmieszczenia geograficznego na ich skład chemiczny i wydajność produkcji. Poza zwiększeniem wartości rynkowej małży marenina wykazuje właściwości allelopatyczne i antybakteryjne, przez co może zwalczać patogeny odpowiadające za wysoką śmiertelność w hodowli ostryg oraz hodowli larwalnej różnych gatunków małży. Badania te pozwoliły na dokładniejsze opisanie struktury mareniny. Polidyspersyjny heteropolisacharyd został powiązany z wciąż niescharakteryzowanym chromoforem, natomiast działanie prewencyjne i antybakteryjne mareniny zostało ocenione, a następnie pigment zastosowano w wylęgarniach małży.
Wspieranie badań naukowych w zakresie biotechnologii morskiej i ich zastosowań przemysłowych
„Z punktu widzenia nauki najważniejszymi beneficjentami są oczywiście liczni naukowcy na wczesnym etapie kariery biorący udział w projekcie. To doświadczenie pomoże im zwiększyć elastyczność dotyczącą pracy w różnych krajach oraz sprawi, że staną się efektywniejszymi, niezależnymi i zorganizowanymi badaczami”, zauważa Jean Luc Mouget, koordynator projektu. Wyniki badań podstawowych i stosowanych wpłyną na znaczące wzmocnienie sektora mikroalg w Europie w kontekście możliwych zastosowań biotechnologicznych w dziedzinach żywności, zdrowia i biomateriałów. „Dalsze badania będą prowadzone przy wsparciu nowego programu europejskiego Doctoral Networks, do którego chcemy przystąpić”, dodaje Mouget.
Słowa kluczowe
GHaNA, marenina, Haslea, okrzemki, mikroalgi, biotechnologia morska, akwakultura, Haslea ostrearia, badania naukowe
