Pionierskie narzędzia do monitorowania wielopoziomowych efektów ekotoksyczności na podstawie mikrobioty gleby
Zdrowe gleby są kluczem nie tylko do produkcji bezpiecznej i zdrowej żywności, ale również do osiągnięcia neutralności klimatycznej, przywracania utraconej różnorodności biologicznej oraz powstrzymania procesów pustynnienia i degradacji gleb. Dzięki wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w ramach projektu ARISTO(odnośnik otworzy się w nowym oknie) udało się przeszkolić młode pokolenie naukowców w zakresie wielopoziomowej oceny toksycznego wpływu pestycydów na mikrobiotę gleby oraz opracować narzędzia i wytyczne wspierające te wysiłki.
Narzędzia analityczne i obliczeniowe do badania toksyczności pestycydów
Jak zauważa Dimitrios Karpouzas, koordynator projektu ARISTO z ramienia Uniwersytetu w Tesalii(odnośnik otworzy się w nowym oknie): „Drobnoustroje są niezbędnym elementem funkcjonowania ekosystemu. Należą do nich mikroorganizmy utleniające amoniak i arbuskularne grzyby mikoryzowe, które odgrywają kluczową rolę w użyźnianiu gleby rolnej, a jednocześnie są wrażliwe na stresory chemiczne, takie jak pestycydy. Ponadto dysponujemy skutecznymi przyrządami do pomiaru ich populacji oraz aktywności w glebie i roślinach”. Zespół projektu ARISTO opracował wysokoprzepustowe testy in vitro dla poszczególnych gatunków, które służą do oceny toksycznego działania pestycydów na te mikroorganizmy. „Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) rozważa standaryzację naszego testu przeznaczonego dla mikroorganizmów utleniających amoniak”, mówi Karpouzas. Prace w projekcie wykroczyły poza klasyczne analizy pojedynczego organizmu lub pojedynczej grupy drobnoustrojów, oferując ocenę toksyczności pestycydów na poziomie ekosystemu. „Ten paradygmat uwzględnia zarówno bezpośrednie, jak i pośrednie skutki stosowania pestycydów oraz wpływ, jaki można zmierzyć na różnych poziomach troficznych w ramach sieci pokarmowej gleby”, dodaje Karpouzas. Nowe narzędzie in silico jest w stanie przewidywać zawartość produktów przemiany związków pestycydowych w glebie i identyfikować w nich składniki chemiczne, które mogą toksycznie wpływać na drobnoustroje glebowe, wykorzystując bakterie utleniające amoniak w roli wskaźników zastępczych. Zastosowanie tego narzędzia do wczesnego badania przesiewowego podczas prac nad pestycydami może wspierać wprowadzanie na rynek związków o minimalnym wpływie na mikrobiotę gleby.
Propagowanie gleboznawstwa i zaangażowania społecznego
Dzięki zastosowaniu testów i narzędzi opracowanych przez zespół projektu ARISTO naukowcy odkryli, że pośredni wpływ pestycydów na mikrobiotę gleby jest często wyraźniejszy niż wpływ bezpośredni. Co więcej, badanie dotyczące mineralizacji azotu „OECD 216”, które zgodnie z aktualnymi regulacjami stosuje się do oceny toksycznego działania agrochemikaliów na mikrobiotę gleby, wykazało niską czułość. Można ją zwiększyć za pomocą narzędzi o wyższej rozdzielczości, takich jak te opracowane w ramach projektu ARISTO. Ponadto „wyniki wskazują na możliwość wykorzystania danych uzyskanych na podstawie badań pojedynczych gatunków i sekwencjonowania amplikonów (metody wysokiej rozdzielczości stosowanej do identyfikacji organizmów w społeczności mikrobioty gleby) do opracowania limitów ekotoksyczności na potrzeby oceny ryzyka. Mogłoby to zrewolucjonizować ocenę toksycznego wpływu pestycydów na mikroorganizmy glebowe”, podkreśla Karpouzas. Co nie mniej ważne, sieć szkoleniowa utworzona w ramach projektu ARISTO nie tylko zgromadziła nową wiedzę naukową, ale także postanowiła się nią podzielić. Doktoranci odwiedzili szkoły podstawowe i średnie na terenie Grecji i Szwajcarii, gdzie odpowiadali na pytania zaciekawionych uczniów, głównie dotyczące znaczenia mikroorganizmów glebowych i charakteru międzynarodowych badań.
Zaangażowanie UE na rzecz poprawy bezpieczeństwa pestycydów i zdrowia gleb
Wyniki projektu nie mogły ukazać się w dogodniejszym czasie. Aktualnie Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) planuje przegląd wytycznych w sprawie ekotoksykologii lądowej, w których mikrobiota gleby będzie jednym z centralnych zagadnień, z uwzględnieniem skutków bezpośrednich i pośrednich. „Zespół projektu ARISTO stworzył program gotowy do przyjęcia przez decydentów, wraz z narzędziami, metodami, wytycznymi i wiedzą, które stanowią jego uzupełnienie i wsparcie. Przyjęcie tej metodologii zrewolucjonizuje obecne unijne ramy regulacyjne w dziedzinie pestycydów”, podsumowuje Karpouzas. Doktoranci, którzy wzięli udział w projekcie ARISTO, mogą się już pochwalić otrzymaniem ofert pracy w sektorze przemysłowym i akademickim, wykazując gotowość do wdrażania bezpieczniejszych pestycydów z myślą o poprawie zdrowia gleb.
Słowa kluczowe
ARISTO, gleba, pestycydy, toksyczność pestycydów, mikrobiota gleby, gleby, troficzny, amoniak, sieć pokarmowa gleby, sekwencjonowanie amplikonów
