Świński biomonitoring, czyli co ma piernik do wiatraka?

Mgr M. Dziekoński w czasie pracy laboratoryjnej.

Przygotowując się do pisania, dużo czasu spędziłem na rozmyślaniach, czy świnia jako zwierzę udomowione, które nie mogłoby samodzielnie przeżyć w środowisku naturalnym, ma coś wspólnego z biomonitoringiem. Jednakże starałem się znaleźć realne powiązania, tak aby nie były to rozważania na pograniczu fikcji naukowej.

Na początku chciałbym wyjaśnić, czym właściwie jest ten biomonitoring. W ujęciu klasycznym pojęciem biomonitoringu określamy wszelkiego rodzaju działania (zazwyczaj długoterminowe obserwacje), mające na celu ocenę stanu środowiska oraz zmian zachodzących w jego poszczególnych elementach tworzących dany ekosystem. Źródłem informacji dotyczących zmian w środowisku mogą być wyniki pochodzące z analiz próbek części nieożywionej (woda, gleba, powietrze), jak również części ożywionej - biotycznej. W szerszym ujęciu jako biomonitoring rozumie się działania mające na celu ustalenie aktualnego stanu środowiska, z wykorzystaniem bioindykatorów. Bioindykatory, zwane inaczej organizmami wskaźnikowymi lub biowskaźnikami, to gatunki roślin lub zwierząt o określonej wrażliwości na czynniki środowiskowe, wykazujące pod ich wpływem charakterystycznie, łatwe do zaobserwowania reakcje. Dobry bioindykator powinien cechować się wąskim zakresem tolerancji ekologicznej, stosunkowo długim cyklem życiowym (tak aby mógł jak najdłużej przebywać w badanym środowisku), dużą liczebnością występowania i łatwością oznaczania (łatwe rozpoznanie, duża dostępność). Obserwacje prowadzone w obrębie poszczególnych składowych danego ekosystemu (populacje, gatunki) zinterpretowane w odpowiedni sposób dostarczają wielu informacji o aktualnym stanie środowiska. Organizmy wskaźnikowe wykorzystuje się do oceny czystości powietrza (głównie porosty i związana z nimi skala porostowa), stopnia zanieczyszczenia wody (owady, larwy, niektóre gatunki ryb), oraz gleby (rośliny). Tego typu - nazwijmy to klasyczne (co nie oznacza, że gorsze) metody stosowane są z powodzeniem od wielu lat. Biomonitoring, jako że dostarcza cennych informacji odgrywa bardzo ważną rolę w ochronie przyrody a co za tym idzie w zachowaniu bioróżnorodności.

fot. S. Czachorowski

Powstanie nowoczesnych metod analitycznych, spowodowało znaczny rozwój wielu dziedzin nauki. Rozwój ten nie ominął również nauk związanych z ochroną środowiska. Postęp technologiczny i większa dostępność do specjalistycznego sprzętu analitycznego doprowadziły do wyodrębnienia się tzw. biomonitoringu molekularnego. Badania powiązane z monitorowaniem stanu środowiska zaczęto prowadzić z użyciem płynów ustrojowych i tkanek, zarówno ludzkich jak i zwierzęcych. Wykrywanie obecności bądź też nieobecności konkretnych substancji w takim materiale badawczym może również dostarczyć wielu cennych informacji dotyczących stanu środowiska, w którym się taki organizm znajduje, ponieważ stale jest on narażony na działanie szerokiego spektrum ksenobiotyków. Do tej pory opracowano wiele metod i technik analitycznych dostosowanych do oznaczania zarówno związków organicznych jak i nieorganicznych. Oznaczanie tego typu związków oraz ich metabolitów (zwanych inaczej biomarkerami), we krwi i moczu jest często wykorzystywane jako ilościowy wskaźnik ekspozycji na daną substancję.

Moja praca doktorska, w dużym uogólnieniu dotyczyć będzie regulacji funkcji przysadki w różnych fazach cyklu rujowego i ciąży. Zakres przewidzianych badań dotyczy regulacji procesów fizjologicznych w układzie rozrodczym świni domowej a uzyskane wyniki umożliwią lepsze poznanie złożonych regulacji procesów związanych z rozrodem świń.

Naukowcy szacują, że świnia została udomowiona około VII do VI tysięcy lat przed naszą erą. W procesie udomowienia i uszlachetniania tego gatunku znacząco zmienił się pokrój świń. Gatunki znane współcześnie znacznie różnią się od swoich dzikich przodków. Jak wiadomo, obecnie świnia jest zwierzęciem o dużym znaczeniu gospodarczym, ale oprócz tego jest doskonałym modelem badawczym, głównie w badaniach endokrynologicznych. Daleko jej jednak do organizmów od lat wykorzystywanych w biomonitoringu. Nie jest to zwierzę występujące na wolności, nie można powiedzieć, że znacznie obniżyła się liczebność populacji „dziko żyjących świń domowych”, co świadczy o tym, że warunki środowiska zmieniły się na niekorzystne dla tego gatunku. Nie oznacza to jednak, że należy całkowicie przekreślać ten gatunek w kwestiach związanych z biomonitoringiem. Świnie oddychają przecież tym samym powietrzem co ludzie i na co dzień narażone są na działanie tych samych zanieczyszczeń w nim występujących. Ze względu na liczne podobieństwa w funkcjonowaniu poszczególnych układów u człowieka i świni wyniki uzyskane w badaniach na tkankach świńskich mogą być w znacznym stopniu odniesione do człowieka, dzięki czemu pomijane są dylematy natury etycznej, dotyczące pobierania do badań tkanek ludzkich. Jednym z etapów związanych z realizacją badań prowadzonymi w ramach mojej pracy doktorskiej są wyjazdy do rzeźni i pobieranie materiału. Ze względu na to, że świnie są zwierzętami o dużym znaczeniu gospodarczym (spożycie mięsa wieprzowego w Polsce wynosiło w 2010 roku około 42 kg na osobę) codziennie zabijane są znaczne ilości świń, od których przy okazji można by pobierać tkanki i płyny do badań. Odpowiednio zaprojektowane testy (genetyczne, biochemiczne, immunoenzymatyczne) mogły by służyć do wykrywania w pobranym materiale specyficznych biomarkerów, których występowanie wskazywało by na działanie jakiegoś szkodliwego czynnika znajdującego się w środowisku. Uzyskane w ten sposób wyniki, ze względu na duża ilość powtórzeń w jednym badaniu byłyby bardzo wiarygodne i przy odpowiednio dobranej metodzie analitycznej mogłyby w bardzo wiarygodny sposób odzwierciedlać stan środowiska.

Podsumowując, znaczny rozwój technologii na przełomie ostatnich lat umożliwił rozwój metod analitycznych a co za tym idzie dokładną analizę materiałów pochodzenia zwierzęcego, o której 20-30 lat temu można było tylko pomarzyć. Zmiany zachodzące w organizmach zwierząt pod wpływem różnych substancji mogą być wykrywane przy użyciu specyficznych biomarkerów w tkankach i płynach ustrojowych a rozwój biomonitoringu molekularnego umożliwił przeprowadzanie tego typu analiz na organizmach, które niekoniecznie wykazują cechy idealnego bioindykatora. Tak więc okazuje się, że świnia domowa może mieć więcej wspólnego z biomonitoringiem, niż przysłowiowy piernik z wiatrakiem.

Mariusz Dziekoński