Olsztyńskie Dni Nauki 2014, cz. 1. fotorelacji

Laboratorium genetyczne: izolacja DNA „metodą kuchenną” (24.09.14; Katedra Fizjologii Genetyki i Biotechnologii Roślin). DNA było izolowane z bulw cebuli  przy użyciu dostępnych w każdym domu materiałów.

1. Cięcie cebuli na drobne kawałki

2. Przygotowanie buforu ekstrakcyjnego z wody, soli i płynu do mycia naczyń:

3. Bufor wraz z materiałem roślinnym przed inkubacją:

4. Inkubacja roztworu w temperaturze około 60 stopni:

 5. W trakcie oczekiwania na zakończenie inkubacji, uczestnicy mogli wykonać elektroforezę żelową oczyszczonego preparatu DNA Po zakończeniu inkubacji roztwór przefiltrowano, rozlano do probówek i dodano etanolu w celu wytrącenia DNA.

 6. Po kilku minutach od dodania etanolu, w pobliżu granicy faz zaczął pojawiać się kłaczek DNA:

  7. Po chwili bąbelki powietrza uniosły kłaczek DNA ku powierzchni:

Piotr Pupel

Jak współpracujemy z Uniwersytetem Dzieci ?

A współpracujemy na różne sposoby. Na filnie dr Dorota Juchno z Katedry Zoologii.

A tak pisze Uniwersytet Dzieci "Jak wygląda i na czym polega transfer wiedzy od naukowca do szkolnej klasy?Każde dziecko może kreatywnie działać, uczyć się chętnie i skutecznie, mogąc dotknąć, poczuć i doświadczyć. Tak wyglądają lekcje przeprowadzone przez twórczych nauczycieli z wykorzystaniem Scenariusza lekcji Uniwersytetu Dzieci. Powstaje on we współpracy z naukowcem lub specjalistą.
Wszystkie scenariusze zamieszczamy nieodpłatnie na www.scenariuszelekcji.edu.pl.
By rozwijać projekt, potrzebujemy Twojego wsparcia.
Zmieniaj edukację wraz z nami!"

St.Czachorowski

Mykolodzy walczą o secesję z .. botaniki

Mykolodzy chcą wyodrębnienia nauczania swojej dziedziny z botaniki i zamierzają popularyzować wiedzę o grzybach. Grzyby stanowią odrębne od roślin i zwierząt królestwo organizmów obejmujące co najmniej milion gatunków - przypominali na spotkaniu w Łodzi. Choć już 200 lat temu Fries Elis Magnus wiedział, że grzyby to odmienna od roślin i zwierząt grupa cudzożywnych organizmów, dopiero 20 lat temu formalnie wydzielono je jako niezależną kategorię systematyczna – królestwo. Mykologia uzyskała status porównywalny z zoologią i botaniką i dopiero teraz zaczyna się intensywnie rozwijać. (czytaj więcej)

Mikromacierze - przyszłość medycyny?

W ostatnich dekadach na rozwój medycyny, silny wpływ wywierają nauki biologiczne, a w szczególności biologia molekularna. Szereg technik stosowanych początkowo wyłącznie w badaniach podstawowych obecnie praktycznie zrewolucjonizowało diagnostykę medyczną. Po przełomie spowodowanym przez metody ELISA oraz PCR, w biologii molekularnej jaki w medycynie, kamieniem milowym można uznać poznanie pełnej sekwencji genomu ludzkiego. W konsekwencji nastąpił rozwój różnego typu technologii mikromacierzowych, które w krótkim czasie stały się jednym z głównych narzędzi służących zarówno do badania struktury genomów, jaki mechanizmów decydujących o sposobie ich funkcjonowania. Już wkrótce technologie mikromacierzowe, jak się wydaje, znajdą zastosowanie także w medycynie praktycznej. Analiza oparta na mikromacierzach ekspresyjnych umożliwia, bowiem diagnozę jeszcze przed pojawieniem się wyraźnych symptomów, precyzyjną ocenę stopnia zaawansowania choroby. A przede wszystkim prognozowanie dalszego rozwoju choroby, doboru optymalnej terapii oraz monitorowanie odpowiedzi na terapię i badanie metabolizmu leków. Żadna ze stosowanych dotąd metod diagnostycznych nie dostarcza tak wielkiej ilości informacji, trudno dziwić się, zatem, że podjęto szereg kroków zmierzających do praktycznego wykorzystania mikromacierzy ekspresyjnych.

Każda komórka czy tkanka wyróżnia się charakterystycznym dla niej profilem ekspresji genów. Markerem różnicującym stan chorobowy od fizjologicznego może być obecność albo brak określonego transkryptu (zmiana jakościowa), ale bardzo często jest to jedynie zmiana ilościowa, wyrażona w postaci kilkukrotnej różnicy w ilości danego mRNA. Już w 1999 r. Golub i wsp. wykazali, że profil ekspresji wybranych genów, wyznaczony za pomocą mikromacierzy oligonukleotydowych (chipów Affymetrix), może służyć, jako klasyfikator ostrych białaczek – szpikowej i limfoblastycznej. Niewiele później Alizadeh i wsp. posłużyli się podobną metodą (macierze cDNA) do klasyfikacji chłoniaka. Opracowane przez nich narzędzie, tzw. Lymphochip, umożliwiło precyzyjne rozróżnienie dwóch podtypów chłoniaka, wywodzących się z odrębnych linii komórek i cechujących się odmienną reakcją na chemioterapię. Oprócz białaczek i chłoniaków badaniami z zastosowaniem mikromacierzy ekspresyjnych objęto wiele innych chorób nowotworowych. Macierze DNA umożliwiły identyfikację genów – kandydatów na markery diagnostyczne m. in. raka: jajnika, piersi, prostaty, okrężnicy i płuc. Porównując profile ekspresji genów w różnych gruczolakorakach (płuc, piersi, prostaty, odbytu, macicy, jajników), zarówno pierwotnych jak i wtórnych, wyodrębniono sygnaturę ekspresji genów typową dla przerzutów guzów litych i złej prognozy. Dowiedziono też, że jednym z genów podlegających represji w gruczolakorakach jest czynnik transkrypcyjny RUNX1, znany supresor nowotworów. Borczuk i wsp. wykorzystali chipy Affymetrix do identyfikacji genów markerowych raka płuc w próbkach uzyskanych od pacjentów metodą biopsji. Mimo że preparaty pobrane w ten sposób często zawierają domieszki komórek prawidłowych (płuc, mięśni, skóry, leukocytów) wykazano, że nie przeszkadza to w ich wykorzystaniu do celów diagnostycznych z zastosowaniem mikromacierzy DNA. Zidentyfikowano blisko sto genów, których ekspresja decyduje o przynależności do histologicznej klasy raka płuc, np. gruczolakoraka, raka drobnokomórkowego i raka płaskonabłonkowego. Wyłoniono również geny o potencjalnym znaczeniu prognostycznym. W badaniach nie drobnokomórkowego raka płuc określono profile ekspresji genów typowe dla histologicznych podtypów tej choroby, zidentyfikowano sygnatury genowe informujące o stadium choroby, prognozie, stopniu zróżnicowania nowotworu i możliwości wystąpienia przerzutów. Stwierdzono, że organ specyficzny gen LUNX, charakteryzujący się wysokim poziomem ekspresji w zdrowych płucach, a niewykrywalny w żadnej innej zdrowej tkance, może służyć, jako gen markerowy do wczesnej detekcji przerzutów. Zaobserwowano ponadto, że profil ekspresji genów w raku płuc u palaczy tytoniu znacząco różni się od profilu ekspresji genów w raku płuc u osób niepalących, co sugeruje udział odmiennych, zależnych od uwarunkowań środowiskowych, mechanizmów w patogenezie raka płuc.

Rak piersi, ze względu na powszechność występowania, jest jednym z najczęściej badanych nowotworów. Dotychczasowe metody klasyfikacji raka piersi nie są w stanie oddać klinicznej różnorodności tej choroby. Klasycznym już molekularnym markerem diagnostycznym jest ekspresja receptorów estrogenowych (ER). W badaniach mikromacierzowych wyróżniono pięć podtypów molekularnych raka piersi. W sposób powtarzalny w badaniach innych grup obserwuje się występowanie głównie dwóch podtypów. Jest to podtyp przewodowy (luminalny, ang. luminal A) i podtyp podstawny (bazalny, ang. basal-like). Pierwszy charakteryzuje się ekspresją genu receptora estrogenowego oraz markerów warstwy wewnętrznej nabłonka przewodów mlekowych, drugi zaś wykazuje brak ekspresji genu ER i obecność markerów warstwy podstawnej nabłonka. Podtyp luminalny charakteryzuje się lepszym rokowaniem niż podtyp bazalny. W licznych badaniach raka piersi zidentyfikowano także geny związane z prognozą i wykazano różnice w profilu ekspresji genów m. in. w nowotworach wywołanych mutacjami w genach BRCA1 i BRCA2. Na przykładzie raka piersi zademonstrowano również, że mikromacierze DNA mogą być pomocne w detekcji komórek nowotworowych, które uwalniane są do krwi pacjentów. Spośród 170 genów o zróżnicowanej ekspresji w nowotworach naciekających piersi wybrano 12 markerów molekularnych (o ok. 10-krotnie podwyższonej ekspresji), które można łatwo wykryć w prostym teście z próbki krwi (62). Niezwykle ważnym aspektem badań genomicznych raka piersi jest powiązanie wyników analizy ekspresji genów z terapią. W wielu przypadkach niskozaawansowanego raka piersi stosowanie uzupełniającej chemioterapii jest zbędne i przynosi organizmowi więcej szkody niż pożytku. Z kolei pewien odsetek przypadków, mimo niskiego zaawansowania i pozornie dobrego rokowania ma zwiększone ryzyko rozsiewu i wymaga agresywnej terapii. Są już na rynku usług medycznych testy mikromacierzowe, które na podstawie profilu ekspresji wybranych genów wspomagają rokowanie i pozwalają dobierać terapię w bardziej zindywidualizowany sposób. Test MammaPrint (70-genowa sygnatura prognostyczna) ma znaczenie wspomagające przy wprowadzaniu uzupełniającej chemioterapii u pacjentek poniżej 65 r.ż., z guzem T1-2 i bez przerzutów do węzłów chłonnych. Z kolei test OncotypeDX (21 genów) ma zastosowanie do pacjentek T1-2, N0, z guzami estrogenododatnimi, które są zakwalifikowane do uzupełniającego leczenia hormonalnego i chemioterapii. Na podstawie wskazań testu niektóre pacjentki mogą uniknąć niepotrzebnego w ich przypadku podawania cytostatyków. Nie ulega wątpliwości, że rozwój technologiczny obserwowany w ostatnich latach diametralnie zmienił oblicze diagnostyki medycznej. W zakrojonych na szeroką skalę badaniach genomicznych wykazano z jednej strony istnienie generalnych mechanizmów rozwoju chorób, a z drugiej podkreślono znaczenie zmienności osobniczej dla przebiegu i leczenia tych chorób.

Wprowadzenie mikromacierzy DNA do diagnostyki klinicznej, którego jesteśmy świadkami, jest pierwszym krokiem w kierunku medycyny personalizowanej. Z każdym dniem publikowane są coraz to nowsze wyniki badań z wykorzystaniem tej techniki i miejmy nadzieję, że w niedalekiej przyszłości tego typu badania staną się standardem w polskich szpitalach.

Karol Szeszko 

Źródła:

• Żmieńko A., Guzowska-Nowowiejska M., Pląder W., Figlerowicz M., „Analiza aktywności transkrypcyjnej genomu przy zastosowaniu mikromacierzy dachówkowych”, 2008, Biotechnologia 4(83), 101–114; 
• Golub T. R., Slonim D. K., Tamayo P., Huard C., Gaasenbeek M., Mesirov J. P., et al. “Molecular classification of cancer: class discovery and class prediction by gene expression monitoring”, 1999, Science, 286, 531-537. 
• Möröy T., “DNA Microarrays in Medicine: Can the Promises Be Kept?” 2002 Journal Biomedical Biotechnology 2(1), 1–2; 
• Alizadeh A. A., Eisen M. B., Davis R. E., Ma C., Lossos I. S., Rosenwald A., Boldrick J. C., et al., “Microarrays in Disease Diagnosis and Prognosis”, 2000, Nature, 403, 503-511; 
• Borczuk A. C., Shah L., Pearson G. D., Walter K. L., Wang L., Austin J. H., Friedman R. A., Powell C. A., “Molecular Signatures in Biopsy Specimensof Lung Cancer”, 2004, Am. J. Respir. Crit. Care Med., 170(2), 167-174. 
• Petty R. D., Nicolson M. C., Kerr K. M., Collie-Duguid E., Murray G. I., “Gene Expression Profiling in Non-Small Cell Lung Cancer From Molecular Mechanisms to Clinical Application”, 2004, Clin. Cancer Res., 10, 3237-3248. 
• Sorlie T., Tibshirani R., Parker J., Hastie T., Marron J. S., Nobel A., Deng S., et al., “Repeated observation of breast tumor subtypes in independent gene expression data sets.” 2003, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 8418-8423

Ogrody zdrowia

Jesienią Mazury wyciszają się. Zatłoczone ulice i gwar ustępują miejsca szumowi różnobarwnych lasów, które co roku o tej porze obfitują owocami runa leśnego. Jesień sprzyja wędrówkom, które obnażają uroki mazurskich prowincji. Ziemię Mrągowską można poznawać na wiele sposobów pieszo, rowerem czy samochodem. Mocniejsze podmuchy wiatru zachęcają do żeglowania Wielkimi Jeziorami Mazurskimi. Osoby bez reszty kochające naturę powinny wybrać się w magiczną podróż kajakiem, płynąc z nurtem królowej mazurskich rzek – Krutyni lub jej młodszej, ale równie pięknej siostry Dajny. A my zapraszamy do nas na niecodzienne spotkanie z jesiennym ogrodzie.

Na Mazurach w Mrągowie 29 września spotykają się miłośnicy ogrodów by zapoznać się nowatorską w Polsce dziedziną opartą na wykorzystaniu ogrodu do zajęć relaksacyjnych i rehabilitacyjnych. Ogrody terapeutyczne projektowane są z myślą o konkretnych grupach osób o podobnych schorzeniach mających z nich korzystać. Dostosowane do potrzeb, stwarzające komfort i bezpieczną przestrzeń tak by pacjenci mogli w pełni wykorzystać dary zielonej terapii.

Terapia w ogrodach specjalistycznych odbywa się na dwóch poziomach: biernym i czynnym. Pierwszy z nich polega na przebywaniu, przemieszczaniu się w granicach ogrodu a także czerpaniu radości z obserwacji i odczuwaniu przestrzeni wszelkimi zmysłami. Wymaga ona wyciszenia, porzucenia dotychczasowych trosk, aby w pełni móc korzystać z dobroci natury. Natura i psychologia - połączenie wprost idealne dzięki, któremu można doskonale poprawić kondycję fizyczną i psychiczną, to remedium na wiele chorób m.in.: krążenia oraz m.in. ADHD u dzieci. Zajęcia oparte na hortiterapii stymulują wiele czynności życiowych organizmu stwarzając korzystne biopole do odbudowy relacji międzyludzkich.

Horiterapia - program Ogrody Zdrowia - to unikalna w skali Polski inicjatywa. Instytut Hortiterapii i nasze programy dają możliwość zapoznania się z zasadą zajęć opartych na kontakcie z roślinami z zastosowaniem nowych technikach rehabilitacji oraz relaksu w zielonej przestrzeni środowiska naturalnego. Dziś zapraszamy do udziału w warsztatach o interaktywnej formule. Jesień kocha sztukę, która o tej porze roku zadomawia się w nie tylko w muzeach, galeriach, izbach pamięci, teatrach czy kinach ona jest ciągle obecna. Na Ziemi Mrągowskiej widać ją nad jeziorem w w odbiciu kolorujących o tej porze drzew. Szybki rytm i różne funkcjonuje naszego organizmu wymagają czasem oddechu. Doskonały klimat jaki panuje w Mrągowie sprzyja ekspozycji uroków przyrody. W takcie hortifestiwalu zobaczymy wystawę prac obrazującą cudna warmińskiej i mazurskiej ziemi. Nowoczesność ogrodoterapii polega na aktywnym uczestnictwie w życiu ogrodu. Opiera się na wykonywaniu całorocznych prac pielęgnacyjnych (nawadnianiu, oczyszczaniu przekwitniętych kwiatostanów, pieleniu, grabieniu) a także sadzeniu roślin i zbieraniu owoców.

Człowiek staje się nieodłączną częścią takiego ogrodu, czuje się za niego odpowiedzialny, jest panem pewnej przestrzeni z którą się utożsamia. Czasem tylko obserwuje lub wykonuje przez pracę medytację czynności. Proste "strzelenie" zdjęcia to także efektowne zielone safarii. W Polsce dziedzina Hortiterapii wchodzi dopiero w fazę rozwoju. Zagraniczne przykłady ogrodów terapeutycznych świadczą o tym, ja pozytywne efekty przynosi inwestowanie w środowisko naturalne i jego świadome wykorzystanie. Hortiterapia to doskonały czynnik wspomagający rehabilitację oraz służący ochronie środowiska naturalnego, adresowana do 4 pokoleń, a także różnych grup. Dlatego też wybraliśmy początek jesieni by spróbować zauroczyć naszych Gości Mazurami, naszymi ogrodami i cudem kultury a przede wszystkim osobliwością przyrody. Proste i niewyszukane potrawy niegdyś królowały na stołach Warmiaków i Mazurów, którzy siadali dookoła stołu i jedli ze wspólnej misy. Mazurska kuchnia zaspokoi nawet najbardziej wyszukane podniebienia. Regionalnych specjałów turyści powinni szukać w lokalach oznaczonych specjalnymi tablicami "Dziedzictwo kulinarne – Warmia, Mazury i Powiśle” oraz na imprezach promujących zdrową żywność, opartą na lokalnych produktach. Szukać będziemy także takich miejsc, które zasługują na specjalny certyfikat dziedzictwo kulturowe i przyrodnicze.

Do najciekawszych zakątków Ziemi Mrągowskiej dotrzemy łatwo i bez problemu pieszo lub rowerem. Mamy przepiękne drogi o różnej nawierzchni (asfaltowej, gruntowej, żwirowej, utwardzone itd.) wspaniale nadającej się dla rowerzystów i piechurów, które często prowadzą krętymi zielonymi alejami. Aby ułatwić aktywnemu turyście zwiedzanie Ziemi Mrągowskiej postanowiliśmy swoją ofertę o możliowość poznania teo czym zajmujemy się w Instytucie Hortiterapii.

Zapraszam na festiwal myśli by poszerzyć możliwości naszego organizmu. Opracowaliśmy specjalny program MAZURY DLA DIABETYKÓW, tu łatwo o przygode, czas inaczej płynie, wiele się można nauczyć przbywając wśród mrągowskich lasów. Do Państwa dyspozycji jest wypożyczenia roweru w biurze Informacji Turystycznej uzyskać można informację o stworzonych ścieżkach rowerowych. Ale nimi pojedziemy rowerem w poszukiwaniu babiego lata - proszę zrobić przystanek w Gościńcu Molo, w centralnej części miasta Mrągowa i wziąć udział w Horrifestiwalu. Natura i psychologia w walce z cukrzycą - chwila na pomiar glukometrem, nauka wykonania bukietu dla drogiej osoby i troszkę edukacji jak być bardziej otwartym nie tylko na rodowe ale i w komunikacji z innym człowiekiem. Informacje o Hortifestiwalu znajdziecie Państwo na stronie Instytut Hortiterapii oraz w naszej Informacji Turystycznej.

 Zapraszam 

Zofia Wojciechowska

Białkowy kod - zmiany w proteomie jako narzędzie monitorujące zanieczyszczenia środowiska

Biomonitoring to pojęcie oznaczające obserwację i ocenę stanu ekosystemów, jak również monitorowanie zachodzących w tych ekosystemach zmian. Myślę, że ludzki lub zwierzęcy organizm śmiało możemy nazwać ekosystemem, w którym zachodzi ogrom wzajemnie zależnych reakcji i na który oddziałują inne ekosystemy będące środowiskiem zewnętrznym. W celu zachowania homeostazy organizm odpowiada na działanie czynników zewnętrznych np. poprzez zmiany w profilu produkowanych białek. W związku z tym, obserwację zmian zachodzących w proteomie komórki pod wpływem działania czynnika zewnętrznego możemy nazwać biomonitoringiem.

Masmedia często donoszą o szkodliwych substancjach w naszym pożywieniu, powietrzu, wodzie i naszym otoczeniu, o pestycydach w warzywach i owocach, zmiękczaczach w kosmetykach i zabawkach, metalach ciężkich w wodzie pitnej oraz polichlorowanych węglowodorach i rozpuszczalnikach w klejach do podłóg. Lista jest długa. Wśród tych substancji, jedną z najsilniej działających trucizn są dioksyny. Industrialna działalność człowieka stanowi istotne źródło dioksyn i polichlorowanych dibenzofuranów. Związki te stanowią uboczny produkt wielu procesów przemysłowych: przemysłu chemicznego, szczególnie produkcji chlorowanych pestycydów, herbicydów, bakteriocydów czy fungicydów. Innym źródłem tych ksenobiotyków jest produkcja niektórych tworzyw sztucznych, procesy metalurgiczne i elektrochemiczne oraz procesy związane z przemysłem celulozowo-papierniczym. Bardzo ważnym źródłem tych substancji jest spalanie odpadów komunalnych, przemysłowych, medycznych oraz osadów ściekowych. Inne źródła dioksyn to: niewłaściwie utylizowane i składowane odpady komunalne i przemysłowe, gazy z silników spalinowych, paleniska domowe, a także palenie papierosów. Najbardziej toksyczny wśród dioksyn związek - 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioksyna (TCDD) - powstaje głównie podczas produkcji herbicydów z kwasu chlorofenoksyoctowego 2,4-difenoksyoctowego (2,4-D) lub 2,4,5-trofenoksyoctowego (2,4,5-T) oraz roślinnych hormonów wzrostu.

Występujące powszechnie w środowisku dioksyny przedostają się bezpośrednio do organizmów ludzkich i zwierzęcych trzema drogami: drogą pokarmową, oddechową oraz przez skórę. Największa ilość dioksyn jest dostarczana z pokarmem (około 90%). Szczególnie dieta zawierająca dużą ilość tłuszczy zwierzęcych przyczynia się do akumulacji dioksyn w organizmie. Spowodowane jest to długim okresem półrozpadu oraz powinowactwem do tłuszczy (lipofilność), w związku z czym dioksyny mogą być magazynowane w wątrobie i tkance tłuszczowej zwierząt przez długi czas. Tezę tą potwierdza wysokie stężenie dioksyn znalezione w organizmach osobników starszych oraz stojących na szczycie łańcucha pokarmowego. Dioksyny w znacznie mniejszym stopniu wnikają do organizmów zwierzęcych i ludzkich na drodze oddechowej (około 8%) i przez skórę (około 2%). Istnieją również pośrednie drogi wnikania dioksyn. Mają miejsce podczas ciąży i laktacji. Za pośrednictwem matki, dioksyny dostarczane są przez łożysko i wraz z mlekiem. Jest to szczególnie niebezpieczne, ponieważ w ciągu życia płodowego i noworodkowego mają miejsce procesy rozwojowe. Zaburzenie ich na tym etapie może powodować poważne komplikacje.

Powszechność występowania w środowisku wyżej opisanych związków oraz ich negatywny wpływ na organizm zwierzęcy przemawia za tym, że należy to oddziaływanie dokładnie zbadać. Moja rozprawa doktorska będzie obejmowała między innymi to zadanie. Zamierzam sprawdzić jak pod wpływem TCDD zmienia się profil białkowy komórek ziarnistych pochodzących z jajnika świni. Będę badać, kóre z białek zwiększają swoją ekspresję, a które obniżają. Rozważę co takie zmiany dla organizmu oznaczają, w jaki sposób organizm broni się przed działaniem szkodliwej substancji. Uważam, że temat moich badań jest niezwykle interesujący i ufam, że wynik eksperymentu przyniesie odpowiedzi na postawione przeze mnie pytania.

Karina Misiułajtis I rok/III°
Katedra Fizjologii Zwierząt
Wydział Biologii i Biotechnologii

Trwają Olsztyńskie Dni Nauki i Sztuki

I oczywiscie naszego Wydziału nie mogło zabraknąć. Udzielamy się na różne sposoby (więcej zdjęć).

St. Czachorowski

Biomonitoring w ekosystemach wodnych…

Problem zanieczyszczenia środowiska staje się coraz bardziej aktualny i złożony. Przyczyn narastającego problemu jest bardzo wiele. Jedną z nich jest intensywnie przebiegająca w ostatnich latach intensywnie przebiegająca urbanizacja małych środowisk bytowania ludzi (osady, wioski), a także ciągle postępujący rozwój przemysłowy i zła gospodarka odpadami. Do powietrza, wód powierzchniowych i gleb dostaje się coraz szersza gama zanieczyszczeń pochodzących ze źródeł antropogenicznych. Jednocześnie na skutek takich procesów jak transport i przemiany chemiczne, fotochemiczne i biochemiczne dochodzi do zróżnicowania poziomu stężeń określnych zanieczyszczeń w poszczególnych elementach nieożywionej części środowiska (abiotycznej). Z niej szkodliwe związki chemiczne dostają się do roślin, organizmów zwierzęcych i ostatecznie do organizmów ludzkich. Obecnie poważnym problemem, z którym boryka się Polska i inne kraje, jest degradacja ekosystemów wodnych.

Podstawowym źródłem zanieczyszczenia wód powierzchniowych w ostatnich latach są ścieki gospodarczo-bytowe, opadowe i przemysłowe. Do pierwszych zaliczamy mieszaninę ścieków fekalnych oraz wód pochodzących m.in. z kuchni, łazienek, pralni, które zawierają znaczące ilości różnych środków chemicznych, w których znaczący udział mają detergenty. Detergenty są syntetycznymi mieszaninami substancji powierzchniowo czynnych oraz organicznych i nieorganicznych substancji pomocniczych. Działają one szkodliwe na organizmy wodne (zwłaszcza ryby) poprzez zaburzenia w przepuszczalności błon komórkowych (wskutek rozpadu wiązań lipoproteidów), które prowadzą do zaburzeń w oddychaniu, wymianie gazowej, a także uszkodzeniem skrzeli. Ścieki opadowe (deszczowe, burzowe) zawierają wysoką ilość zanieczyszczeń spłukiwanych z terenów użytkowych znajdujących, które trafiają do znajdujących się w sąsiedztwie cieków wodnych (rzek), a także do jezior i stawów. Szczególnie niebezpieczne dla jakości wód i organizmów żywych są spływy z okolic wysypisk śmieci. Natomiast odpady przemysłowe zagrażające ekosystemom wodnym pochodzą zazwyczaj z zakładów przemysłu spożywczego m.in. cukrowni, rzeźni, masarni, mleczarni. Zawierają one z reguły znaczne ilości substancji organicznych, które ulegając łatwo rozkładowi mogą doprowadzić do deficytu tlenu w wodzie. Także duży problem ekologiczny stanowią pestycydy pochodzące z przemysłu rolniczego i ogrodniczego.

W ekosystemach wodnych , występujących mniej lub bardziej licznie w każdym rejonie Polski, w warunkach naturalnych występuje zazwyczaj bogaty wachlarz gatunków flory wodnej oraz wysoka różnorodność organizmów wodnych reprezentujących różne grupy taksonomiczne. W tzw. „urządzeniach wodnych” (stawy, baseny, sadze itp.) zazwyczaj przy wykorzystaniu wód z naturalnych cieków prowadzony jest chów i hodowla ryb kompsumpcyjnych. Duże nagromadzenie szkodliwych substancji w naturalnych i sztucznych ekosystemach wodnych może skutkować obniżeniem bioróżnorodności, a także poważnymi problemami w wielu gałęziach przemysłu np. rybactwie. Przez zanieczyszczenie środowiska istnieje możliwość wyginięcia gatunków objętych ścisła ochrona gatunkową. Istnieje zatem konieczność oceny skutków i prognozowania zmian środowiska wodnego pod wpływem antropopresji. 

Tematem realizowanej pracy doktorskiej są: „Sezonowe zmiany w poziomie hormonów steroidowych i ekspresja ich receptorów u wybranych taksonów ryb karpiowatych Cyprinidae i kozowatych Cobitidae”. W związku z tym w prezentowanej pracy postaram się przybliżyć sposoby kontroli jakości wód powierzchniowych przy pomocy organizmów wodnych.

Do badania jakości wody używa się metod biologicznych i chemicznych. W biologicznych metodach (Ryc. 1.) możemy wyróżnić dwa podstawowe kierunki: analizę wpływu zanieczyszczeń na materiał biologiczny oraz biomonitoring.

Możliwość bytowania organizmów w zmieniających się ekosystemach określa ich tolerancja, czyli zdolność organizmu do przystosowania się do zmian danego czynnika ekologicznego ( np. temperatury, światła itp.). Zakres tolerancji to przedział wartości czynnika, w którym organizm jest zdolny utrzymać procesy życiowe. Możliwości bytowania organizmów określają skrajne wartości (tzw. ekstrema) danego czynnika: minimum i maksimum. Mówi o tym prawo tolerancji Shelforda. Poprzez różne zakresy tolerancji możemy wyróżnić dwie podstawowe grupy organizmów: stenobionty (wykazujące wąski zakres tolerancji) oraz eurybionty ( szeroki zakres tolerancji). Gatunki o wąskim zakresie tolerancji na określone warunki środowiska to gatunki wskaźnikowe nazywane biowskaźnikami lub bioindykatorami. Ich obecność ( lub brak), a także liczebność w danym biotopie świadczy o właściwościach abiotycznych danego ekosystemu. Ponadto organizmy wskaźnikowe powinny spełniać kilka dodatkowych kryterium: posiadać szerokie rozmieszczenie geograficzne, występować w środowisku w dużych liczebnościach, posiadać długi cykl życiowy powinny być łatwo rozpoznawalne (w tym także ograniczony poziom zmienności osobniczej). Metody oceny jakości wód powierzchniowych na podstawie pasywnych metod monitoringu opiera się głównie na: systemie saprobowym oraz systemie skupiającym się na makrobezkręgowcach bentosowych.

System saprobowy został opublikowany przez Kolkwitza i Marssona w 1902 roku i określa stopień zanieczyszczenia organicznego. Autorzy wydzielili trzy głowne strefy: polisaprobową (najbardziej zanieczyszczoną), mezosaprobową (wody nieznacznie zanieczyszczone) oraz oligosaprobową (strefa wód czystych). Opiera się na tolerancji organizmów wskaźnikowych z wielu grup m.in. bakterii, glonów, pierwotniaków i wrotków, chociaż brane są pod uwagę także rośliny naczyniowe, makrobezkręgowce i ryby. W każdej strefie występowały określone biowskaźniki. Celem analizy biologicznej jest określenie składu biocenoz w wodach i ustalenie zmian jakościowych i ilościowych, jakie zaszły tym składzie pod wpływem określnych ścieków (wymienionych na początku pracy). Wynikiem tej analizy jest indeks saprobowy, który opiera się na obecności gatunków biowskaźników, z których każdy ma przypisaną wartość saprobowości, w zależności od zakresu tolerancji na zanieczyszczenia. System te posiada jednak wiele wad, do których możemy zaliczyć: ogromną ilość gatunków wskaźnikowych, konieczność pobrania prób z kilku podzespołów (sestony, bentosu i peryfitonu), brak możliwości stosowania do wszelkich zanieczyszczeń ( np. organicznych i nieorganicznych; radioaktywnych i nieradioaktywnych itp.) oraz brak zastosowania listy gatunków i ich indeksów saprobowych do wód z różnych stref geograficznych.

Od połowy lat 70-tych większość krajów UE zastąpiła system saprobowym na korzyść indeksów biotycznych oraz systemach punktacji. Metody indeksów biotycznych łączy w sobie ilościowe pomiary różnorodności gatunkowej z jakościową informacją o ekologicznej tolerancji poszczególnych taksonów. Jest to swoistym połączeniem określonych elementów pochodzących z koncepcji saprobów i bioróżnorodności. Różnica pomiędzy systemem biotycznym a wcześniej wymienianą punktacją polega na uwzględnieniu liczebności. Punktacja uwzględnia liczebność organizmów w próbce, podczas gdy przy obliczaniu indeksu liczebność jest pomijana. Metod oceny jakości wody jest prawie tak wiele jak krajów. Niemal każdy kraj stosuje własne systemy wypracowane przez swoich naukowców. Także w przypadku indeksów biotycznych występuje bardzo dużo odmian. W Polsce (wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z 11.02.2004roku) badanie wód powierzchniowych opiera się na określeniu wartości indeksu saprobowości fitoplanktonu i peryfitonu, a w przypadku zoobentosu indeksu bioróżnorodności oraz indeksu biotycznego. Nie wskazuje jednak, które dostępne wskaźniki powinny być stosowane. Wskaźnikami, które najlepiej sprawdzają się w polskich warunkach jest Polski Indeks Biotyczny (BMWP-PL ang. Biological Monitoring Working- Pl) oparty na różnicowaniu makrobezkręgowców oraz wskaźnik różnorodności gatunkowej. Zastosowanie znalazł także indeks IBI ( Indeks Integralności Biotycznej, ang. Index of Biotic Integrity), który opracowano na postawie obserwacji zastosowaniem zespołów ryb jako wskaźników zmian jakości wody. Ocena dokonywana jest w 3 kategoriach: bogactwa składu gatunkowego, złożoności zależności troficznych i ogólnej obfitości i kondycji (choroby, deformacje kręgosłupa). Bo bioindykacji wód w Polsce często wykorzystuje się skorupiaki z rodzaju rozwielitka, glony z rodzaju Chlorella, pałkę szerokolistną i pałkę wąskolistną, a z ryb- gupika. W celu ujednolicenia badań w skali światowej organizacje międzynarodowe ustalają zasady postępowania przy badaniu toksyczności oraz podają wykazy organizmów wskaźnikowych. Dla kontroli stanu wód w Europie Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca stosowanie ryb bardzo wrażliwych na zanieczyszczenia, np.: pstrąga potokowego, płoci, sandacza, oraz ryb średnio wrażliwych, np. okonia, karpia, uklei. Pełnią one rolę wskaźników kumulacyjnych i bioindykatorów wrażliwości. Warto tutaj podkreślić, że wszystkie wymienione przez WHO ryby wskaźnikowe występują w poszczególnych zbiornikach i ciekach wodnych Olsztyna, co świadczy, że w Naszym mieście mamy do czynienia z czystymi lub słabo zanieczyszczonymi wodami powierzchniowymi. Pierwszym objawem niekorzystnie zmieniających się warunków środowiska są zmiany w zachowaniu się gatunków organizmów wrażliwych o niskiej tolerancji – stenobiontów. Dla przykładu pstrągi mogą rejestrować w ośrodkach węchowych mózgu znikome ilości szkodliwych substancji i gdy ich stężenie przekracza wartość progową reagują ucieczką. Podobnie w ocenie jakości wody znalazły zastosowanie małże słodkowodne, które cechują się wrażliwością na podwyższoną w wodzie zawartość żelaza, azotu amonowego, chloru oraz reagują na skażenie niektórymi metalami ciężkimi (np. miedź, rtęć, kadm), formaldehydem oraz środkami ochrony roślin. Reagują one natychmiastowym zamknieciem muszli na czas zależny od siły czynnika stresowego. W niektórych układach, np. z miejscach gdzie ocenia się zdatność wody do picia zachowanie małży jest monitorowane elektronicznie. Aby ocenić stopień toksyczności wód stosuje się także aktywne metody biomonitoringu, które polegają na hodowli ryb przez 2-20 dni, a następnie określa się poziom śmiertelności, bada przebiegu procesów biochemicznych i fizjologicznych oraz zmiany w sposobie poruszania się i zachowaniu osobników. Biomonitoring to także bardzo ważne narzędzie, dzięki któremu istnieje możliwość wykrycia organizmów inwazyjnych (obcych) w danym ekosystemie. Gatunki obce często powodują wypieranie rodzimych gatunków co skutkuje czasem nieodwracalnymi zmianami w danym ekosystemie. Wczesne wykrycie napływu gatunku obcego daje możliwość oceny zagrożenia i ewentualne przeciwdziałanie rozprzestrzenianiu się obcych gatunków. Dzieki biomonitoringu w ten sposób zaobserwowano pojawienie się obcego gatunku- ryb z rodziny babkowatych (np. Babka bycza) w Zatoce Puckiej.

Podsumowując pełen obraz skutków narażenia organizmów żywych na zanieczyszczenia wody oraz efektów negatywnych na biocenozę można uzyskać jedynie poprzez odpowiedni dobór metod testowych oraz organizmów wskaźnikowych. Podstawowym założeniem takich badań powinno być uwzględnienie wpływu zanieczyszczeń na przedstawicieli poszczególnych poziomów troficznych biocenozy wodnej. Ponadto uzyskane rezultaty powinny obejmować prognozę skutków oddziaływania na organizm człowieka (z uwagi na jego pozycję w łańcuchu troficznym), a także ocenę ryzyka środowiskowego (degradacja ekosystemów). Z kolei analiza biocenozy, identyfikacja gatunków wskaźnikowych, wsparte badaniami z wykorzystaniem organizmów monitorowych obserwacjach długoterminowych pozwalają na określenie trendu zmian zachodzących w środowisku wodnym oraz na prognozowanie jego zdolności do samooczyszczenia.

Wbrew pozorom biomonitoring to metoda, którą każdy może zastosować w swoim otoczeniu. Często nie potrzeba specjalistycznego sprzętu. Wystarczy wiedza i chęci… A dzięki temu każdy z nas może wpływać na monitorowane zmian jakie zachodzą w naszym otoczeniu, w ekosystemach wodnych, które są dla każdemu ważnym miejscem zarówno rekreacyjnym, jak i gospodarczym (gospodarka rybacka i wędkarska). Pomyślmy co by było gdyby zabrakło czystych akwenów wodnych…? Próba przeciwdziałania, gdy problem będzie bardzo nasilony będzie jak walka z wiatrakami i wtedy może być już za późno. Będąc studentką biotechnologii doskonale zdawałam sobie sprawę jak ważne jest dla każdego organizmu środowisko i ekosystemy wodne. Jednak pewną pasją do biomonitoringu zaraziłam się w trakcie trwania „Letniego Kursu Ichtiologii Morza”, podczas którego mogłam na własnej skórze zobaczyć jak taki biomonitoring (pasywny) może przebiegać. Jak cudownym uczuciem jest obserwacja organizmów wodnych w ich naturalnym środowisku. Dlatego zachęcam wszystkich to obserwacji swojego otoczenia (środowiska), które czasem potrafi nam powiedzieć więcej niż większość badań chemicznych.

Anna Przybył 
Doktorantka I roku, Katedra Zoologii

Genomika w służbie ekologii

Zmienność genetyczna występująca u jednego gatunku może mieć wpływ na kompozycję lokalnej biocenozy oraz funkcjonowanie ekosystemu. Do niedawna skupiano się przede wszystkim na gatunkach roślin stanowiących fundament danego ekosystemu, które tworzą stabilne warunki życia i dostarczają odpowiednich zasobów dla różnorodnych gatunków. Genotyp gatunku – fundamentu wpływa na kondycję innych gatunków poprzez pośrednią interakcję genetyczną. Przykładem tego typu interakcji na wielu poziomach troficznych jest gatunek topoli Populus angustifolia. Niektóre osobniki tego gatunku topoli wykazują odporność na mszyce z gatunku Pemphigus betae. Zatem owady nie atakują drzew o określonym genotypie. Przekłada się to na strukturę lokalnej biocenozy tego drzewa, gdyż brak mszyc oddziałuje na wszystkie poziomy troficzne tego ekosystemu m. in. zróżnicowanie gatunkowe pośród grzybów, owadów, pająków oraz ptaków.

Dzięki dostępności kompletnie zsekwencjonowanych genomów powstała odrębna dyscyplina badań – genomika. Genomika odnosi się do badań naukowych dotyczących genów, przy czym bardziej zestawów genów niż pojedynczego genu. Postępy w rozwoju technologii sekwencjonowania zbiegły się w czasie z pojawieniem się wysokoprzepustowych technik eksperymentalnych. Kompletnie zsekwencjonowane genomy zmieniają sposób prowadzenia badań eksperymentalnych i pozwalają na rozważanie zagadnień, których badanie nie było dotąd możliwe.

Jednak postęp w genomice odnosi się przede wszystkim do gatunków uprawnych lub modelowych. Do tej pory jedynym dobrze poznanym gatunkiem o ekologicznym znaczeniu jest topola. Rozszerzenie badań na inne gatunki kluczowe dla ekosystemów może dostarczyć informacji o fenotypach ekosystemu z przełożeniem na spokrewnione gatunki innych ekosystemów.

Genomiczne podejście do procesów zachodzących w ekosystemie jest szczególnie istotne ponieważ jest ono w stanie zobrazować złożone zależności pomiędzy gatunkami z przełożeniem na wyjaśnienie mechanizmów zróżnicowania środowiskowego. Obecnie sekwencjonowane są coraz częściej genomy gatunków o kluczowym znaczeniu dla ekosystemów (chociaż czasem z przyczyn zupełnie innych), jak na przykład poznany genom kauczukowca, a nawet gatunków chronionych takich jak bóbr europejski.Wyjaśnienie molekularnych podstaw może pomóc zrozumieć zależności ekologiczne, które mają znaczący wpływ na funkcjonowanie ekosystemu. Przykładowo, skondensowane taniny, które wpływają na troficzne oddziaływania, drobnoustroje glebowe, rozkład zalegających liści oraz stopień mineralizacji azotu w glebie mogą również oddziływać wtórnie na roślinę – gospodarza. Dziedziczność swoistych fenotypów ekosystemu wskazuje na to, iż wykorzystanie genomiki w ekologii może uwidocznić, ukryte pośród zachowań ekosystemu, korelacje. Połaczenie genomiki z ekologią ekosystemów może pomóc zrozumieć jak ukształtowane są złożone ekosystemy oraz w jaki sposób były formowane w procesie swojej ewolucji.

Kamil Myszczyński 

Literatura:

• 1. Whitham T. G., DiFazio S. P., Schweitzer J. A., Shuster S. M., Allan G. J., Bailey J. K., Woolbright S. A. Extending genomics to natural communities and ecosystems. Science 25(320), 2008. 
• 2. Higgs P. G., Attwood T. K. Bioinformatyka i ewolucja molekularna. PWN, 2013. 
• 3. Whitham T. G., Bailey J. K., Schweitzer J. A., Shuster S. M. A framework for community and ecosystem genetics: from genes to ecosystems. Nature Reviews Genetics 7, 510-523, 2006. 
• 4. Schweitzer J. A., Bailey J. K., Fischer D. G., LeRoy C. J., Lonsdorf E. V., Whitham T. D., Hart S. C. Plant-soil-microorganism interacions: heritable relationship between plant genotype and associated soil microorganisms. Ecology 89, 773 (2008).

Telomery a biomonitoring człowieka

W ciągu ostatnich dziesięcioleci w wyniku gwałtownego rozwoju przemysłu, a także braku odpowiednich regulacji prawnych, doszło do znaczącego i nieodwracalnego pogorszenia stanu środowiska. Wyższość interesów produkcyjnych w stosunku do interesów matki natury doprowadziła do swoistego kryzysu ekologicznego, w którym przyszło nam żyć. W efekcie tych zaniedbań odnotowujemy straty w postaci zmniejszenia różnorodności gatunkowej roślin i zwierząt. Monitorowanie skutków oddziaływania przemysłu na środowisko przyrodnicze stało się więc podstawą wszelkich działań związanych z ochroną i gospodarowaniem zasobami środowiskowymi. W krajach Europy zachodniej i w USA biomonitorning jest wykorzystywany na szeroką skalę od dawna. W Polsce szczególny wzrost zainteresowania tym zagadnieniem zaobserwowano dopiero po wejściu do Unii Europejskiej.

Należy mieć świadomość faktu, że zmiany środowiskowe wywierają wpływ na zdrowie człowieka. Już w latach osiemdziesiątych naukowcy z USA wiedzieli, iż na utrzymanie zdrowia ma wpływ styl życia jednostki, a w następnej kolejności środowisko życia, pozostawiając za sobą uwarunkowania genetyczne czy poziom opieki medycznej. W efekcie zwiększonego zanieczyszczenia wód, gleby i powietrza wzrasta zapadalność na tzw. choroby cywilizacyjne. Choroby te to głównie nowotwory, alergie, astma, choroby narządów wzroku i słuchu (powodowane nadmiarem światła, hałasu, promieniowania ultrafioletowego), choroby psychiczne (stres, nerwica, depresja, schizofrenia), choroby układu krwionośnego, choroby skóry, problemy z płodnością , utrzymaniem ciąży i wiele innych. Aby móc im przeciwdziałać ważna jest profilaktyka, a więc swoisty biomonitoring skutków oddziaływania zanieczyszczeń na organizm. Oczywiście dostępnych metod, testów jest wiele. Robiąc przegląd literatury związanej z tematem mojej pracy doktorskiej, natknęłam się na sformułowanie, iż „długość telomerów może służyć jako marker ekspozycji na zanieczyszczenia środowiska (…)”. Czym jednak są telomery i jak mogą służyć w profilaktyce chorób cywilizacyjnych? Odpowiedź znajduje się poniżej. Telomery to cząsteczki DNA zbudowane z tysięcy powtarzających się sekwencji nukleotydów (TTAGGG) i białek znajdujących się na końcach każdego chromosomu. Zasadniczą funkcją telomerów jest ochrona i zapewnienie stabilnej struktury chromosomu.

Telomery ulegają skróceniu w wyniku podziału komórki (replikacja) – chroniąc sekwencje kodujące – a następnie ulegają ponownemu wydłużeniu przy udziale enzymu telomerazy. W związku z faktem, iż aktywność telomerazy zanika w trakcie życia osobniczego niemal we wszystkich komórkach, telomery ulegają stopniowemu skracaniu. Po osiągnieciu krytycznej długości kierują komórkę na drogę apoptozy, zaś w nielicznych przypadkach dochodzi do procesu nowotworzenia. Tak więc długość telomerów maleje wraz z wiekiem i jest objawem starzenia organizmu. Jednak zmiany w długości telomerów mogą być także objawem stanów chorobowych.

Liczne badania dowiodły, iż długość telomerów u osób narażonych na długotrwały kontakt z zanieczyszczeniami jest mniejsza niż u osób nie narażonych na działanie szkodliwego czynnika. Doświadczenie chińskich naukowców na grupie 60-u kierowców ciężarówek z Pekinu (grupa wysokiego ryzyka) wykazało, iż długotrwała ekspozycja na szkodliwe związki zawarte w powietrzu skutkuje skracaniem telomerów. Grupę kontrolną stanowiła grupa pracowników biurowych u których taki zmian nie odnotowano. Innym przykładem są badania na grupie pracowników ruchu drogowego i pracowników biurowych zatrudnionych na swoich stanowiskach minimum 1 rok. Wyniki podobnie wskazały, iż pracownicy ruchu drogowego, bezpośrednio narażeni na działanie czynników szkodliwych tj. benzen, toluen zawartych w spalinach mieli wyraźnie krótsze telomery w porównaniu z grupą kontrolną. Analogiczne badania przeprowadzono wśród pracowników koksowni, fabryk baterii czy osób z obszarów skażonych pestycydami. Wyniki były zbliżone. Długotrwały kontakt z policyklicznymi węglowodorami aromatycznymi, n-nitrozaminami, ołowiem czy pestycydami zawartymi w środowisku poskutkował skróceniem sekwencji telomerowych u badanych osób.

Nie od dziś wiadomo, że np. zanieczyszczenia powietrza spowodowane intensywną komunikacją miejską przyczyniają się do zwiększonej zapadalności na choroby układu sercowo-naczyniowego oraz oddechowego. Natomiast policykliczne węglowodory aromatyczne emitowane w wyniku palenia papierosów lub pracy pieców koksowniczych są przyczyną nowotworu płuc. Wiedza na temat mechanizmów leżących u podstaw chorób cywilizacyjnych wciąż się poszerza. Identyfikowane są mutacje i geny odpowiedzialne za proces chorobotwórczy, jednak dokładne mechanizmy biologiczne nie są do końca poznane. Odnotowane zmiany w długości telomerów w powyższych badaniach wskazują na udział tych struktur w patogenezie chorób cywilizacyjnych. Destabilizacja struktury chromosomu będąca wynikiem łamania telomerów bądź zahamowania ich syntezy może zaburzać ekspresję genów i prawidłowe funkcjonowanie komórek. Dlatego też, telomery mogą służyć jako wskaźniki ekspozycji na zanieczyszczenia środowiska, innymi słowy mogą służyć do oceny stanu zdrowia w obecności czynnika chorobotwórczego. Metoda badania jest bardzo prosta i nieinwazyjna. Należałoby pobrać krew od pacjenta i określić długość telomerów (TL) w leukocytach. Oczywiście zanim tak się stanie musi minąć jeszcze sporo czasu. Mimo, że wyniki badań są bardzo obiecujące należy je kontynuować. Bowiem niektóre z nich przeprowadzono na ograniczonej ilości osób, natomiast w innych przypadkach nie uwzględniono czynników dodatkowych tj. wiek, płeć, otyłość, nałogi, stres czy dieta, które mogą mieć wpływ na rezultat badań. Ponadto subpopulacje leukocytów mogą posiadać różne długości telomerów i należałoby to uwzględnić podczas badania.

Niemniej jednak uzyskane wyniki analiz stanowią solidną bazę w poszukiwaniu mechanizmów biologicznych leżących u podstaw chorób cywilizacyjnych. Zwracają uwagę na struktury nie zawierające sekwencji kodujących - jakimi są telomery - ale mogące mieć modulujący wpływ na ekspresję genów i prawidłowe funkcjonowanie komórek.

Marta Dębowska 

Bibliografia:

• 1. Blasco MA. Telomeres and human disease: ageing, cancer and beyond. Nat Rev Gen 2005; 6: 611-22. 
• 2. Hoxha M1, Dioni L, Bonzini M, Pesatori AC, Fustinoni S, Cavallo D, Carugno M, Albetti B, Marinelli B, Schwartz J, Bertazzi PA, Baccarelli A. Association between leukocyte telomere shortening and exposure to traffic pollution: a cross-sectional study on traffic officers and indoor office workers. Environ Health. 2009 Sep 21;8:41. doi: 10.1186/1476-069X-8-41. 
• 3. Romano GH1, Harari Y, Yehuda T, Podhorzer A, Rubinstein L, Shamir R, Gottlieb A, Silberberg Y, Pe'er D, Ruppin E, Sharan R, Kupiec M. Environmental stresses disrupt telomere length homeostasis. PLoS Genet. 2013;9(9):e1003721. doi: 10.1371/journal.pgen.1003721. Epub 2013 Sep 5. 
• 4. Shay JW, Bacchetti S. A survey of telomerase activity in human cancer. Eur J Cancer 1997; 33: 787-91. 
• 5. Zhang X1, Lin S, Funk WE, Hou L. Environmental and occupational exposure to chemicals and telomere length in human studies. Occup Environ Med. 2013 Oct;70(10):743-9. doi: 10.1136/oemed-2012-101350. Epub 2013 Jun 17.  

ilustracja: http://www.timetocleanse.com/images/telomeres.jpg

Rośliny, antybiotyki i środowisko

Chemioterapeutyki są grupą związków chemicznych aktywnych biologicznie. Znajdują zastosowanie zarówno w medycynie, jak i w weterynarii. W organizmach ludzi i zwierząt podlegają metabolizmowi, często nie są jednak metabolizowane w całości, część dawki zostaje wydalana w formie niezmienionej do środowiska. Metabolity leków także posiadają aktywność biologiczną, niektóre z nich zachowują ją przez długi okres czasu po wydaleniu z organizmu. W przeciwieństwie do zanieczyszczeń środkami chemicznymi pochodzenia rolniczego leki wprowadzane są do środowiska nieustannie. Pomimo, że zjawisko występowania farmaceutyków w środowisku odkryto już w latach siedemdziesiątych, to stosunkowo niedawno zainteresowano się w szerszym zakresie tym problemem. Pierwszym odnalezionym w środowisku związkiem był kwas klofibrowy stwierdzony w ściekach oczyszczonych na poziomie 0,8-2 µg/l w Stanach Zjednoczonych.

W ostatnich latach coraz większe „znaczenie” jako zanieczyszczenie środowiska zyskują antybiotyki. Jest to obszerna grupa chemioterapeutyków mająca na celu zwalczanie mikroorganizmów. Zadaniem antybiotyków jest wywołanie efektu biologicznego, może nim być unicestwienie lub zahamowanie rozwoju mikroorganizmów. Erę antybiotyków zapoczątkowało wynalezienie w 1928 roku penicyliny przez Fleminga. Od tego czasu ich znaczenie już tylko wzrastało, przyniosły przełom w leczeniu wielu chorób ludzi i zwierząt, wcześniej śmiertelnych.

Antybiotyki podobnie jak inne farmaceutyki nie są całkowicie metabolizowane w organizmie. Część dawki leku trafia w niezmienionej postaci do środowiska po wydaleniu z organizmu wraz z moczem i kałem. Przykładem może być oksytetracyklina, której 21% podanej dawki wydalanej jest do środowiska w postaci niezmienionej. Nie tylko same leki, ale także ich metabolity mogą pozostawać aktywne przez określony czas zależny od wielu czynników takich jak: rodzaj leku, właściwości gleby, warunki klimatyczne. Leki do środowiska mogą trafiać na kilka sposobów, niezmetabolizowane antybiotyki lub ich aktywne metabolity stosowane w medycynie trafiają do szamb przydomowych skąd mogą przenikać do wód gruntowych, lub systemem kanalizacji trafić do oczyszczalni. Z niej ze względu na niecałkowite usuwanie mogą trafiać do środowiska w postaci ścieków oczyszczonych lub osadu pościekowego stosowanych do nawadniania gruntów i nawożenia pól uprawnych. Antybiotyki stosowane w weterynarii wydalane przez zwierzęta trafiają do gleby wraz z gnojowicą lub obornikiem, następnie mogą przenikać do wód gruntowych, rzek i jezior. Źródłami leków w środowisku mogą być także bezpośrednie spływy z hodowli zwierząt oraz stawy hodowlane. Dla przykładu zawartość chlorotetracykliny w oborniku pochodzącym z hodowli świń wahała się w granicach od 108 mg•kg-1 do 879,6 mg•kg-1.

Występowanie antybiotyków w środowisku niesie ze sobą wiele zagrożeń. Najczęściej mówi się o zjawisku lekooporności bakterii, czyli o uodparnianiu się mikroorganizmów na poszczególne leki lub na całe grupy leków. Istnieją także zagrożenia bezpośrednie takie jak toksyczność leków dla ludzi oraz zwierząt oraz ryzyko zaburzenia równowagi ekosystemów. Udowodniono, że rośliny rosnące w glebie zawierającej antybiotyki są w stanie je pobierać z podłoża oraz kumulować, co stanowi zagrożenie dla konsumentów. Udowodniono doświadczalnie, że antybiotyki mają wpływ na wzrost i rozwój roślin. Już niewielkie dawki antybiotyków powodowały spadek świeżej masy roślin, obniżenie tempa wzrostu oraz zmiany w aktywności enzymów. Ze względu na zmiany w roślinach wywołane zawartością antybiotyku w podłożu możemy je zastosować jako bioindykatory stanu środowiska. Istnieje potrzeba prowadzenia badań, aby wykazać które rośliny się do tego celu nadają. Poszczególne gatunki różnić się mogą pod kątem reakcji na poszczególne antybiotyki w określonych stężeniach, znaczenie może mieć także czas ekspozycji na określony lek.

Biomonitoring są to działania mające na celu ocenę stanu środowiska naturalnego. Rozszerzając to stwierdzenie możemy powiedzieć, że biomonitoring ma na celu ocenę oddziaływania poszczególnych substancji na organizmy żywe oraz ekosystemy, ale i także zbadanie zawartości zanieczyszczeń w wodzie oraz powietrzu. Może też służyć weryfikacji efektywności działań prowadzonych na rzecz ochrony przyrody. Zwiększająca się zawartość antybiotyków w środowisku niesie ze sobą potrzebę oszacowania ich wpływu na organizmy żywe oraz na całe ekosystemy.

Dariusz Rydzyński

Literatura:

• Grassi M, Rizzo L, Farina A., 2013. Endocrine disruptors compounds, pharmaceuticals and personal care products in urban wastewater: implications for agricultural reuse and their removal by adsorption process. Environ. Sci. Pollut. Res. 20, 3616–28.
• Grugel C., 2006. Risk management for the limitation of antibiotic resistance. Meeting report. Int. J. Med. Microbiol. 296, 1–3.
• Hoese A., Clay S.A., Clay D.E., Oswald J., Trooien T., Thaler R., Carlson C.G., 2009. Chlortetracycline and tylosin run off form soils treated with antimicrobial containing manure. J. Environ. Sci. Health., Part B Pesticides 44, 371–378.
• Jørgensen S.E., Halling‐Sørensen B., 2000. Drugs in the environment. Chemosphere 40, 691- 699. Kay P., Blackwell P.A., Boxall A.B.A., 2005. Transport of veterinary antibiotics in overland flow following the application of slurry to arable land. Chemosphere 59, 951–959.
• Kumar K., Gupta S.C., Baidoo S.K., Chander Y., Rosen C.J., 2005. Antibiotic uptake by plants from soil fertilized with animal manure. J. Environ. Qual. 34, 2082–2085.
• Lalumera G.M., Calamari D., Galli P., Castiglioni S., Crosa G., Fanelli R., 2004. Preliminary investigation on the environmental occurrence and effects of antibiotics used in aquaculture in Italy. Chemosphere 54, 661–668.
• Migliore L., Civitareale C., Cozzolino S., Casoria P., Brambilla G., Gaudio L., 1998. Laboratory models to evaluate phytotoxicity of sulphadimethoxine on terrestrial plants. Chemosphere 37, 2957–2961.
• Montforts M.H.M.M., 1999. Environmental risk assessment for veterinary medicinal products. Part 1: Other than GMO-containing and immunological products. National Institute of Public Health and the Environment, Bithoven.

Lepiej późno niż wcale - Sto lat, sto lat i jeszcze więcej dla kwartalnika Wadąg !

Pierwsze urodziny czasopisma internetowego Wadąg za nami. Ukazało się wydanie letnie z poprzedniego (2013!) roku, jesienne. Zimowe już w 2014 oraz wiosenne (do przeczytania online). Minął okrągły rok. Cały Zespół redakcyjny dokładał wielu starań, aby wciąż to nowe wydania kwartalnika Wadąg były coraz ładniejsze, bardziej kolorowe, interesujące. I rzeczywiście tak jest. Coraz ciekawiej, różnorodnie tematycznie. Każdy znajdzie coś dla siebie.

Olsztyn powinien być określany mianem; miasto jezior oraz rzek. Mianowicie, rzeka Wadąg leży na terenie administracyjnym miasta Olsztyna, co więcej nasze miasto, w bardzo dynamiczny sposób się rozrasta. Nad rzekę Wadąg warto przyjść. Nie tyle, żeby się wykąpać (podobno kąpiele w rzekach są zabronione), ale po to żeby zażyć spaceru, usiąść nad brzegiem rzeki, popatrzeć na otaczającą przyrodę i jednocześnie uwolnić się od miejskiego zgiełku. Czy nawet połowić ryby- o czym świadczą miejsca użytkowane przez okolicznych wędkujących.

Jednocześnie urodzinowe sto lat, sto lat kieruję do Całego Zespołu Redakcyjnego. Zespołu, który pisał, promował, rozwijał tematykę związaną z Wadągiem. W sprawach rekreacyjnych, przyrodniczych, rozwoju lokalnej infrastruktury, czynności szeroko pojętych z działaniami promocyjnymi i tych bardziej kontrowersyjnych wpływających na środowisko rzeczno- leśne. Wszystkie działania Zespołu Redakcyjnego sprawiły, że kwartalnik Wadąg jest lubiany, rozpoznawany i czytany w różnych zakątkach świata. Same sukcesy. Oby tak dalej. Z najszczerszymi życzeniami w przyszłość rozwijajmy nasze czasopismo o rzece, która nie jest gdzieś bardzo daleko i zasługuje jeszcze na wiele więcej, żeby została doceniona przez mieszkańców Olsztyna oraz żeby mieszkańcy byli dumni, że w miejscu, w którym mieszkają mają cudowne miejsce – rzekę Wadąg. Samych sukcesów życzę!

Natalia Machałek

CE2 Centrum Edukacji zaprasza na kolejne 2-dniowe szkolenia dofinansowane aż w 82% ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej:

Racjonalne gospodarowanie na obszarach Natura 2000 szansą na rozwój gmin .

Głównym celem projektu jest przeszkolenie grupy docelowej z zakresu realizacji inwestycji na powyższych obszarach, podwyższenie świadomości na temat możliwości racjonalnego wykorzystania zasobów przyrodniczych na terenie gminy. Zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju, prowadzenie lokalnej działalności gospodarczej w sposób nie kolidujący z przedmiotami ochrony obszarów Natura 2000. Cel ten będzie realizowany w trakcie cyklu szkoleń połączonych z warsztatami z zakresu tworzenia praktycznych rozwiązań pro-środowiskowych dla gmin znajdujących się na obszarach Natura 2000. . Szkolenia skierowane są do: 1. samorządów lokalnych 2. przedsiębiorców, inwestorów 3. podmiotów gospodarczych prowadzących działalność w zakresie agroturystyki 4. pracowników: GIOŚ, GDOŚ, WIOŚ, RDOŚ, ministerstw, urzędów wojewódzkich, urzędów marszałkowskich, parków narodowych i krajobrazowych, lasów państwowych, 5. przedstawicieli szkół wyższych, 6. osób prywatnych zainteresowanych rozpoczęciem działalności w zakresie agroturystyki na obszarach Natura 2000. .

Dlaczego warto uczestniczyć w szkoleniu? dowiesz się jak właściwie gospodarować oraz realizować inwestycje na obszarach Natura 2000 zaplanujesz praktyczne rozwiązania pro-środowiskowe przygotujesz się do rozmów z pracownikami samorządowymi, inwestorami i osobami prowadzącymi działalność gospodarczą na chronionych obszarach będziesz umiał promować swój biznes, który przecież jest wyjątkowy . W ramach szkolenia zapewniamy: nocleg w hotelu w pokoju 2-osobowym pełne wyżywienie od obiadu w dniu rozpoczęcia szkolenia do obiadu w dniu zakończenia, kolację dla uczestników korzystajacych z noclegu oraz serwis kawowy komplet materiałów szkoleniowych w wersji papierowej i elektronicznej . W dotyczczasowych szkoleniach przeszkoliliśmy już 120 osób z całej Polski. Wybrane opinie uczestników szkoleń: bardzo wysoki poziom wiedzy wykładowcy, umiejętność przekazywania wiedzy przez wykładowcę, mającego wiedzę praktyczną praktyczne ćwiczenia, dyskusja w grupie, swoboda dyskusji i zadawanie pytań duża ilość przykładów ilustrujących tematykę szkolenia propagowanie wiedzy o obszarach Natura 2000, przedstawienie możliwości rozwoju zrównoważonego na tych terenach lokalizacja szkolenia, materiały szkoleniowe

Zapraszamy na ostatnie szkolenia w tym roku   Liczba miejsc ograniczona - decyduje kolejność zgłoszeń

.

.

Zapraszamy do kontaktu z Biurem Projektu: . CE2 Centrum Edukacji ul. Powstania Styczniowego 95E/2, 20-706 Lublin Tel. 81 469 16 30 wew. 2, info@natura-2000.pl,  www.natura-2000.pl

Mikroorganizmy produkujące bioplastik - czy to możliwe?

Jak pewnie zdajecie sobie sprawę z plastiku może być zrobione dosłownie wszystko zaczynając od butelek, foli, worków, toreb i torebek po materiały chirurgiczne wykorzystywane w przemyśle medycznym. Tworzywa sztuczne są bardzo pomocne w życiu każdego człowieka, lecz ich całkowita biodegradacja trwa bardzo długo. Tworzywa sztuczne podczas spalania wytwarzają szkodliwe substancje. Rozkład plastiku trwa nawet do 500 lat! A podczas rozpadu wydziela związki metali ciężkich, które były używane do jego produkcji. Dlatego ważne jest aby odchodzić od stosowania opakowań w tworzyw sztucznych a zastępować je tymi, które są biodegradowalne lub mogą zostać ponownie użyte.

Nie tak bardzo dawno temu, bo w 1926 r. Maurice Lemoigne odkrył zdolność mikroorganizmów do produkcji polimerów. Stało się to podczas badania jednego bakterii z rodzajów Bacillus. W czasie badań nad tą bakterią, naukowiec ograniczył im dostęp do niektórych pierwiastków. Skutkowało to tym, że wygłodzone bakterie zaczęły się „bronić” przed naukowcem wytwarzając materiał zapasowy czyli biopolimer o zbliżonych właściwościach do plastiku.

 W swojej pracy dyplomowej zajmuję się „zmuszaniem” bakterii Pseuomonas putida do produkcji polimerów jakimi są polihydroksykwasy a dokładniej skupiam się na badaniu genów związanych z ich produkcją po przez podejście transkryptomiczne. Biopolimery te stanowią pewną alternatywę, pozwalającą zmniejszyć degradację środowiska. Dzięki temu, że mają one zbliżone właściwości do plastiku, w przyszłości być może zastąpią tworzywa sztuczne.

Przypomnę, że PHA czyli właśnie biopolimery należą do grupy poliestrów alifatycznych, zbudowane są ze 100 - kilku tysięcy reszt kwasów hydroksykarboksylowych. W celu produkcji PHA, hoduje się kultury bakterii, na przykład Pseudomonas putida, aż ich populacja osiągnie odpowiedni poziom. Wówczas zmienia się skład pożywki przez niedobór pewnych makroelementów np. fosforu, azotu, tlenu lub nadmiarem węgla aby „zmusić” bakterię do syntezy PHA. Powstałe PHA mogą stanowić nawet 80% suchej masy a magazynowane są w komórkach bakterii w postaci granulek. W zależności od gatunku mikroorganizmu oraz warunków hodowli, z różnych polihydroksykwasów można otrzymać homopolimer lub kopolimer.

Jedną z ważniejszych zalet biopolimerów jest ich biodegradowalność jak i biokompatybilność. Co oznacza, że tworzywa te, rozkładane są przez bakterie do dwutlenku węgla i wody oraz nie oddziałują na ludzi w niekorzystny sposób. Przeprowadzone badania pod kątem wykorzystania biopolimerów w przemyśle wykazały ich wielorakie zastosowania. Polimery te znajdują zastosowania do produkcji opakowań w przemyśle kosmetycznym, tac, pojemników oraz innych tego typu artykułów użytkowych. Aktualnie prowadzi się badania nad przekształcaniem polihydroksykwasów średniołańcuchowych w wysokoelastyczną gumę. Obiecujące, jak się wydaje, są również możliwości wykorzystywania tej grupy biopolimer rów w medycynie do produkcji materiałów chirurgicznych, środków opatrunkowych czy w farmakologii jako osłonek lekarstw. Czyli jak widzicie, polihydroksykwasy mają w sobie ogromy potencjał.

Wyobraźmy sobie, że badane przeze mnie polihydroksykwasy zlikwidują problem z coraz większym zanieczyszczeniem środowiska, a nawet będą mogły stanowić alternatywę dla niedoboru ropy naftowej. Na rynku znajduję się kilka firm zajmujących się produkcją bioplastiku na skalę przemysłową to właśnie dzięki nim istnieje szansa na zminimalizowanie produkcji szkodliwych dla środowiska ropopochodnych plastików. Pozostaje nam więc nadzieja, że dzięki naukowcom nasz świat zostanie wyczyszczony z substancji szkodliwych.

Dorota Dąbrowska

W ślad za Angeliną Jolie czyli jak zapobiegać, a nie leczyć

„Zapobiegać, a nie leczyć” – każdy z nas to clou zna i wyznaje. Jednak nie każdy pamięta, jak można zastosować się do tej zasady. Wystarczy m.in. poddawać się technikom oceny narażania na szkodliwe substancje chemiczne, zapobiegać ekspozycji na działanie zanieczyszczeń, czyli przeprowadzić swoisty biomonitoring.

W swojej rozprawie doktorskiej analizować będę wpływ hormonów tkanki tłuszczowej (adiponektyny i leptyny) oraz transformującego czynnika wzrostu beta (TGFβ) na rozwój raka piersi. Niedawno zdałam sobie sprawę z tego, że biomonitoring jest niezwykle ważny nie tylko w ocenie stanu i obserwowaniu zmian w ekosystemach, ale również stanowi istotny element prewencyjny w walce z rozwojem śmiertelnej choroby jaką jest rak. Można zacząć swój własny biomonitoring od bardzo prostych czynności takich jak:

• Ocena drzewa genealogicznego – czy w naszej rodzinie pojawiały się przypadki chorób nowotworowych, a jeśli tak to jakiego typu raka dotyczyły. Jest to niezwykle pomocne w ocenie naszych predyspozycji genetycznych i może być sugestią do wykonania badań w tym kierunku. 
• Kontrola wagi – otyłość powiązana jest z ponad 20% śmiertelnych przypadków wśród pacjentów z chorobami nowotworowymi. Ponadto nadwaga sprzyja wzrostowi ryzyka zachorowania na raka. 
• Regularne ćwiczenia – wykazano, że już 2,5h (!) ćwiczeń tygodniowo zmniejsza ryzyko zachorowania na raka piersi u 18% badanych. 
• Ograniczenie spożywania alkoholu – naukowcy z Washington University School of Medicine przeprowadzili badania, w których zaobserwowali, że ryzyko zachorowania na raka piersi wzrasta u 11% pacjentek, które spożywają alkohol codziennie. Związane jest to z wpływem krążącego we krwi alkoholu na aktywność estrogenów – hormonów, które stymulują rozwój guza. 
• Regularne badania – w przypadku raka piersi niezbędne są badania mammograficzne powyżej 40 roku życia. Natomiast w każdym wieku powinno wykonywać się samodzielne badanie w celu wykrycia drobnych zmian w budowie piersi. 
• Ograniczenie palenia papierosów – palacze mają zwiększone powinowactwo do zachorowań na choroby nowotworowe. U palących kobiet wzrasta poziom obu hormonów, estrogenów i testosteronu, co sprzyja rozwojowi raka piersi. 

Kolejnymi możliwościami we własnym anty-nowotworowym biomonitoringu są badania tkanek i płynów pacjenta na obecność substancji chemicznych lub metabolitów, które mogą wskazać niepokojące zmiany. Do takich próbek należą: mocz, krew, mleko z piersi, tłuszcz, kości, paznokcie, włosy i inne tkanki. Należy pamiętać, że taki biomonitoring wykaże zmiany, ale nie określi źródła narażenia lub długości jego trwania.

Bardziej zaawansowane metody wymagają wykrywania mutacji w specyficznych dla rozwoju danego nowotworu genach np. mutacja genu BRCA, która zwiększa ryzyko zachorowania na raka piersi. W przypadku wykrycia tej mutacji pacjentki monitorują swój stan zdrowia lub uciekają się do bardziej radykalnych posunięć jak np. mastektomia, czyli usunięcie piersi. Bardzo dużą uwagę na badanie tych biomarkerów zwróciła sprawa amerykańskiej gwiazdy, Angeliny Jolie. Aktorka po wykryciu mutacji genu BRCA podjęła się usunięcia piersi pomimo braku zmian nowotworowych. Sytuacja została nagłośniona w mediach, co zwróciło uwagę na konieczność badań u osób, które mają w rodzinie przypadki zachorowań na nowotwory. Ponadto testy te są coraz bardziej powszechne, a badania można wykonać nawet samemu w domu, natomiast pobrane próby należy przesłać do instytucji zajmującej się ich analizą. Dodatkowo podkreśla się fakt, że wynik pozytywny badania genetycznego nie jest wyrokiem, a jedynie zwiększeniem szansy na zapobiegnięcie lub wygraną w walce z nowotworem.

Samodzielny biomonitoring to nie wszystko! Wraz z rozwijającą się technologią pojawiają się nowe metody monitorowania stanu zdrowia pacjenta. Wśród nich można wyróżnić test kometkowy (Comet Assay, SCGE), czyli elektroforeza pojedynczych jąder komórkowych w żelu agarozowym. Brzmi to co najmniej kosmicznie, ale test ten jest niezwykle precyzyjny, bo może gromadzić dane na poziomie pojedynczej komórki. Metoda ta jest wykorzystywana badaniach genotoksykologicznych, a dzięki możliwości określenia w jakim stopniu DNA uległo oksydacyjnemu uszkodzeniu, znajduje coraz większe zastosowanie w badaniach powiązanych z chorobami nowotworowymi.

Świat „pędzi” coraz szybciej i na każdym kroku jesteśmy narażeni na działanie szkodliwych czynników, które w przyszłości mogą przyczynić się do rozwoju chorób nowotworowych. Dlatego ważne jest byśmy zadbali o swoje zdrowie zanim będzie za późno. Myślę, że już teraz możemy zacząć stosować proste działania w kierunku naszego własnego biomonitoringu. Natomiast, gdy pojawią się pierwsze oznaki niepokoju namawiam z pełnym przekonaniem do wykonania dalszych testów. Medycyna jest coraz bardziej spersonalizowana, zarówno naukowcy jak i lekarze mogą szybko przeciwdziałać rozwojowi choroby.

Aleksandra Kurzyńska

MikroRNA w biomonitoringu środowiska

Biomonitoring jako przedmiot ochrony środowiska jest obszernym zagadnieniem obejmującym wiele dziedzin nauki. Narzędzia obecnie wykorzystywane przy monitorowaniu stanu środowiska nie zawsze były tworzone tylko wyłącznie do tego celu, choć wiele z nich zostało stworzonych na potrzeby ekologów i ludzi zajmujących się obserwacją, czy to stanu środowiska naturalnego, czy sztucznych, stworzonych przez człowieka środowisk. Jednak są też i takie narzędzia, które na potrzeby biomonitoringu zostały zaadoptowane z innych obszarów nauki: fizyki, chemii, biologii czy biotechnologii. Mówiąc o tych ostatnich mam także na myśli tytułowe mikroRNA (miRNA). 

MikroRNA to krótkie, niekodujące odcinki RNA, mające istotny wpływ aktywność genów, regulując ich ekspresję na poziomie potranskrypcyjnym. Ich działanie opiera się na hybrydyzacji z mRNA, co jest sygnałem do jego degradacji przez enzymy komórkowe. Ostatnie badania wykazały obecność dużych ilości mikroRNA we krwi obwodowej, tym samym otwierając nowe możliwości diagnostyczne. Co ciekawe, i istotne, dla tego typu założeń badawczych jest to, że wiele z miRNA jest całkowicie lub w dużym stopniu powiązanych z konkretnymi narządami, tzn. ulega ekspresji w określonych narządach, czy też wskazuje na konkretne interakcje na poziomie komórkowym pomiędzy nimi.

Aby lepiej zrozumieć powyższy akapit przyjrzyjmy się toksynie sinicowej – mikrocystynie. Mikrocystyna jest jedną z najpowszechniej występujących toksyn sinicowych. Jej obecność w środowisku wodnym powoduje liczne przypadki uszkodzeń wątroby, a także może powodować zaburzenia wzrostu, zachowania i rozrodu organizmów wodnych. Chociaż molekularne podłoże działania mikrocystyny nie jest do końca poznane, to – na podstawie zmian w ekspresji wielu białek związanych z ochronnymi reakcjami biochemicznymi – uważa się, że ma ona pośredni bądź bezpośredni wpływ na czynniki regulujące ekspresję mRNA, między innymi miRNA.

Badając mikroRNA we krwi obwodowej ryb, które miały kontakt z mikrocystyną, można dostrzec zmiany w ilości specyficznego dla wątroby mikroRNA. Biorąc pod uwagę to, że mikrocystyna w dużym stopniu uszkadza komórki wątrobowe, mogąc prowadzić nawet do ich śmierci i rozpadu błon komórkowych, można założyć, że podwyższony poziom mikroRNA specyficznego dla wątroby w osoczu świadczy o wydostaniu się zawartości hepatocytów do krwiobiegu. Dodatkowo, mała inwazyjność metody czyni z niej doskonały przykład wykorzystania niekodującego RNA w diagnostyce medycznej. Czy w tym przypadku badanie krwi obwodowej pod kątem specyficznych mikroRNA, mogłoby spełnić swoją rolę także w monitoringu czystości wód, na przykład o ich stopniu zanieczyszczenia toksynami sinicowymi? Potencjalne zastosowanie tych badań w biomonitoringu to poszerzenie dostępnych narzędzi o tanią, skuteczną i przede wszystkim mało inwazyjną metodę szybkiej oceny stanu czystości wód. Badania nad mikroRNA wciąż gwałtownie rozwijają się w medycynie ludzkiej. Wraz ze wzrostem zainteresowania tymi niekodującymi RNA pojawia się również szansa dla dziedzin będących cieniem dla badań nad wykorzystaniem ich w medycynie. Mam tu na myśli także ochronę środowiska i jej ważną gałąź – biomonitoring.

W tym świetle pamiętać należy, że świat cyrkulującego mikroRNA to nie tylko miRNA obecne w nim z powodów uszkodzeń komórek. To także mikroRNA pełniące ważne funkcje w zdrowym organzmie. Stabilność mikroRNA wiąże się właściwościami ochronnymi przenośników lipidowych, głównie egzosomów, lipoprotein (HDL) oraz przenośników białkowych (Ago2) tworzących kompleksy z mikroRNA. Zmiany w ekspresji mikroRNA związane są z licznymi zaburzeniami, chorobami, w tym także komórki rakowe, które wykazują odmienne profile ekspresji miRNA. Obecnie próbuje się wykorzystać miRNA w leczeniu i zapobieganiu chorób. Odpowiadając na pytanie zadane kilka akapitów wyżej: nie widzę przeszkód, dlaczego biomonitoring nie mógłby wykorzystać tego potencjalnego narzędzia diagnostycznego do własnych celów. Przyszłość z pewnością przyniesie odkrycia setek nowych, nieznanych jeszcze mikroRNA, jak też i nieznanych jeszcze powiązań pomiędzy komunikacją międzykomórkową. To pozwoli na lepsze zrozumienie zasad w jakich toczy się życie, jak też i z pewnością posłuży za doskonalsze metody monitorowania środowiska.

Maciej Florczyk

Dobre Miasto na szlaku Natura 2000

Zapraszamy do udziału w szkoleniach - bezpłatne warsztaty skierowane do mieszkańców i osób zainteresowanych obszarami Natura 2000: Już 19 i 20 września 2014 r. dowiecie się Państwo:

• Jak wyróżnić się dzięki walorom przyrodniczym obszarów Natura 2000? 
• Jak walory przyrodnicze wykorzystać w zrównoważonym rozwoju i podnoszeniu atrakcyjności turystycznej regionu? 
• Jak tworzyć oferty mobilizując do tego społeczności lokalne? 

Na te i inne pytania chcemy i będziemy wspólnie odpowiadać podczas realizacji BEZPŁATNYCH szkoleń "Na szlaku Natura 2000" Gdzie? w Dobrym Mieście (Hotel Kopczyński) Kiedy? 19-20 września 2014

(fot. M. Nowakowska)

Jak się zgłosić? Prosimy zapoznać się z załączonymi zaproszeniem i programem, a następnie wypełnić i odesłać formularz Jeśli jesteś członkiem organizacji działającej na rzecz lokalnego środowiska i turystyki przyrodniczej, przedstawicielem samorządu, prowadzisz gospodarstwo turystyczne lub pracujesz w instytucji zajmującej się ochroną przyrody i rozwojem obszarów Natura 2000 – zapraszamy!

Czego oczekujemy? Udziału w szkoleniach ponadregionalnych które będę realizowane dla grup obejmujących uczestników z określonych województw i przenoszenia wypracowanych produktów szkolenia w rejony swoich działań oraz upowszechniania zdobytej wiedzy wśród społeczności lokalnych.  Zaplanowano 8 dwudniowych szkoleń ponadregionalnych oraz 6 szkoleń regionalnych realizowanych w II półroczu 2014 oraz I półroczu 2015 r. do zobaczenia w Dobrym Mieście! Fundacja Zielona Akcja.

Więcej informacji o projekcie i organizatorach www.zielonaakcja.pl

PS. Na Państwa pytania odpowiada Marzenna Nowakowska tel. 692-425-746.(we wszystkie dni tygodnia z wyjątkiem wtorków i śród).

Więcej pieniędzy dla nauki i na naukę

Rząd znacząco zwiększa budżet na naukę. W 2015 roku nakłady na naukę będą wyższe aż o 690 milionów złotych. To ponad 10 proc. więcej niż w tym roku. Dostaliśmy szansę na ważny jakościowy skok – zapowiada minister nauki prof. Lena Kolarska-Bobińska. O 900 mln zł, czyli o 6 proc. zwiększą się też wydatki państwa na szkolnictwo wyższe.

W środę rząd zakończył prace nad budżetem na 2015 rok. – Nauka jest priorytetem przyszłorocznego budżetu. Ogromnie się cieszę, bo udało się uzyskać ponad 10-procentowy wzrost finansowania. To daje szansę na prowadzenie lepszych, innowacyjnych badań – zaznacza minister nauki i szkolnictwa wyższego prof. Lena Kolarska-Bobińska. Dzięki jej staraniom wydatki budżetu państwa na naukę w 2015 roku wyniosą 7 mld 438 mln zł, co oznacza wzrost o 690 mln, czyli o 10,2 proc. w porównaniu z rokiem 2014. – Bardzo wyraźnie wzrosną wydatki państwa na naukę w relacji do PKB: z poziomu 0,39 proc. w tym roku do 0,42 proc. w przyszłym – podkreśla minister. – Czekamy na najnowszy raport GUS o wydatkach sektora prywatnego na badania i rozwój. Według naszych prognoz utrzyma się tendencja wzrostowa z ostatniego okresu, a to oznacza, że ogólne wydatki na naukę w Polsce zbliżą się do 1 proc. PKB. Z pewnością pozwoli to na realizację zapowiedzi rządu i już w 2020 roku wydatki na badania, rozwój i innowacje wyniosą w Polsce 1,7 proc. PKB. Takie zobowiązania podjęliśmy wobec Unii Europejskiej i konsekwentnie je realizujemy – mówi minister Kolarska-Bobińska. Jak dodaje, trwają też rozmowy z Ministerstwem Skarbu o możliwościach zwiększania nakładów na B+R przez spółki skarbu państwa oraz z Ministerstwem Obrony Narodowej o potrzebie zwiększania wydatków na badania nad obronnością. Wynalazki z tego obszaru znajdują bowiem zastosowanie także w innych obszarach i sektorach.

 W 2015 roku wzrosną też nakłady na szkolnictwo wyższe. W projekcie budżetu zaplanowano na nie 14 mld 954 mln zł, a z uwzględnieniem środków w rezerwach celowych – 16 mld 11 mln zł. W porównaniu z rokiem 2014 oznacza to wzrost o 900 mln zł czyli o 6 proc. Przewidziano m.in. pieniądze na trzeci etap podwyżek dla pracowników naukowych – 1 mld 40 mln zł.

Źródło: MNiSW (http://www.nauka.gov.pl/aktualnosci-ministerstwo/wiecej-pieniedzy-dla-nauki.html)