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)