Komórki w ekstremum

Naukowcy z UJ we współpracy ze specjalistami z Chile badali mechanizm zapobiegający uszkodzeniom komórek w ekstremalnie niskich temperaturach i w warunkach suszy. Porosty występujące w rejonach polarnych, w tym porost Umbilicaria antarctica  - znacząco spowalniają metabolizm, ale potrafią wznowić procesy życiowe, gdy zmienią się warunki środowiska.

"Ten mechanizm bardzo nas interesuje i nie jest wyjaśniony do końca. Badamy go, bo gdybyśmy choć na chwilę umieli zatrzymać ludzki metabolizm moglibyśmy powstrzymać nie tylko proces starzenia się, ale też zapobiegać wielu zgonom wskutek wypadków drogowych, których przyczyną często jest wstrząs powypadkowy" - mówił PAP prof. Hubert Harańczyk z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej (FAIS) na Uniwersytecie Jagiellońskim.

W badania zaangażowani są naukowcy z Universidad Catolica de Temuco w Chile oraz z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Są one finansowane przez Instituto Antartico Chileno w ramach grantu, którego kierownikiem jest biolog prof. Angelica Casanova-Katny. Naukowcy uczestniczyli w dwóch wyprawach: na Antarktykę oraz na pustynię Atacama, by pobrać próbki organizmów, które żyją w ekstremalnie trudnych warunkach środowiskowych. W laboratoriach szukają odpowiedzi na pytanie, jak to się dzieje, że są one odporne na przemarzanie oraz na ekstremalne wysuszanie, a w sprzyjających warunkach potrafią się odrodzić.

Ze strony polskiej w badaniach tych uczestniczy zespół w składzie: prof. Hubert Harańczyk, prof. Kazimierz Strzałka, prof. Maria Olech, mgr Paulina Kijak, mgr Karol Kubat, mgr Agata Bogdał, mgr Daniel Jakubiec oraz Aleksandra Andrzejowska.

Praca grupy i jej odkrycia zostały dostrzeżone na Międzynarodowej Konferencji Spinus 2021 zorganizowanej przez Uniwersytet w Sankt Petersburgu. Była ona poświęcona zastosowaniom magnetycznego rezonansu jądrowego (MRI). Brali w niej udział naukowcy z Japonii, Niemiec, Polski, Rosji, USA i Włoch.

Aleksandra Andrzejowska za prezentację wyników badań, które były podsumowaniem jej pracy licencjackiej i magisterskiej zdobyła podczas konferencji główną nagrodę dla prezentacji posterowych. W gronie wyróżnionych była jedyną studentką studiów magisterskich. "Bardzo się cieszę, że młoda studentka, która nie jest nawet jeszcze magistrem otrzymała nagrodę. Jest pracowita i kreatywna" - mówił prof. Harańczyk.

Aleksandra Andrzejowska badała występujący w Antarktyce porost Umbilicaria antarctica, który doskonale znosi brak wody i niskie temperatury. Należy on do tzw. grzybów zlichenizowanych, co oznacza, że jeden organizm współtworzą dwa lub trzy gatunki: heterotropiczy i fotoautotroficzne glony lub sinice. Taki konglomerat koegzystuje przez tysiące lat. "To bardzo skuteczna strategia przetrwania. W przyrodzie stosuje ją około 18 proc. grzybów. Są gatunki, które tworzą bardzo luźne związki z innymi organizmami i takie, które żyją ze sobą w ścisłej symbiozie" - mówił prof. Harańczyk.

"Umbilicaria antarctica, którą zajmowałam się w swojej pracy magisterskiej budzi się do życia, kiedy zostaje nawodniona. To możliwie także dzięki temu, że w plesze tego porostu następuje rozpuszczanie cukrów i alkoholi. Organizmy te potrafią tworzyć klastry wody a siła wiązań kolejnych frakcji wody się zmienia, co również jest mechanizmem obronnym przed zamarzaniem i utratą wody" - mówiła PAP Aleksandra Andrzejowska.

Naukowcy ustalili, że organizmy pochodzące z Atakamy i Antarktyki korzystają z podobnego mechanizmu ochrony przed niekorzystnymi warunkami zewnętrznymi, ale czynią to w różnym stopniu. "W miarę jak narasta uwodnienie tych organizmów pojawia się nieznana frakcja cieczowa. Staramy się zrozumieć, co odpowiada za jej nadmiarowy przyrost. Wygląda na to, że w tych organizmach występuje reakcja enzymatyczna, w której enzym - lichenaza tnie na części polisacharyd, który w plesze jest obecny" - wyjaśnia prof. Harańczyk.

Wyniki badań polskich i chilijskich naukowców zostaną wkrótce opublikowane w czasopiśmie naukowym "Extremophiles".