Aktualności
Badania
03 Grudnia
Po prawej – pożywka dla bakterii antarktycznych, obok – hodowla bakterii z obfitym produktem metabolicznym, czyli związkiem z grupy melanin, fot. Michał Styczyński
Opublikowano: 2021-12-03

Bakterie z Antarktydy mogą pomóc powstrzymać wymieranie koralowców

Naukowiec z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego dokonał odkrycia substancji pochodzenia naturalnego z grupy melanin, wytwarzanej przez szczepy bakterii antarktycznych. Produkcja przemysłowa tego naturalnego związku mogłaby wyeliminować syntetyczny składnik kremów z filtrem UV, który przyczynia się do obumierania koralowców.

Od czterech lat Michał Styczyński z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego prowadzi badania nad zimnolubnymi bakteriami ekstremalnymi występującymi w środowisku naturalnym w rejonie Antarktyki. To część szerszych prac badawczych prowadzonych w Instytucie Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej UW. Badane szczepy bakterii pochodzą z Wyspy Króla Jerzego.

Nowa generacja kremów z filtrem UV?

Naukowiec odkrył, że bakterie pod wpływem odpowiedniego stresu środowiskowego w procesach metabolicznych wytwarzają substancję z grupy melanin. Może ona być wykorzystana jako skuteczny, naturalny filtr promieniowania UV. To ważna informacja dla rynku kosmetycznego, ponieważ z badań wynika, że składniki chemiczne wykorzystywane obecnie w masowej produkcji kremów z filtrem UV mają katastrofalny wpływ na koralowce. Stosowany w preparatach oksybenzon zaburza gospodarkę hormonalną parzydełkowców, uniemożliwiając ich rozmnażanie, co przyczynia się do ich systematycznego wymierania. Problem ten można rozwiązać zastępując oksybenzon nieszkodliwą substancją pochodzenia naturalnego. Odkryty na UW związek chemiczny może spełnić te kryteria.

Antarktyka jest jednym z najbardziej ekstremalnych regionów na Ziemi. Charakteryzuje się bardzo niskimi temperaturami, dochodzącymi do –90°C, wysoką ekspozycją na promieniowanie UV, niską dostępnością substancji odżywczych, a także obecnością silnie zasolonych zbiorników wodnych. Organizmy występujące w tak skrajnych warunkach musiały wykształcić szereg cech adaptacyjnych umożliwiających im przeżycie. Zimnolubne bakterie, określane jako psychrofile lub psychrotoleranty, wytwarzają m.in. specyficzne metabolity wtórne, takie jak barwniki ochronne, dzięki którym mogą optymalnie funkcjonować w polarnym środowisku – wyjaśnia Styczyński.

Dodaje jednocześnie, że tego typu substancje można pozyskiwać na dużą skalę w warunkach laboratoryjnych – wystarczy tylko odpowiednio namnożyć właściwe szczepy bakterii i tak je stymulować, by produkowały one pożądane związki chemiczne.

Bezcenny składnik 

Prowadzone na UW badania wykazały również, że oprócz substancji z grupy melanin, bakterie antarktyczne produkują także karotenoidy wykazujące silne właściwości przeciwutleniające. Również te naturalne substancje są ważne dla przemysłu kosmetycznego.

Wytwarzane przez bakterie związki ze względu na swoją specyficzną, wielonienasyconą strukturę i wynikające z niej właściwości przeciwutleniające, zapobiegają szkodliwemu działaniu promieniowania UV. Ponadto odgrywają one istotną rolę w kontrolowaniu płynności błon i chronią komórki bakteryjne przed uszkodzeniem na skutek zamarzania. Tego rodzaju substancje mają zdolność wychwytywania wolnych rodników, dlatego są w centrum zainteresowania laboratoriów produkujących preparaty kosmetyczne do pielęgnacji skóry o działaniu przeciwstarzeniowym. Na rynku obowiązują jednak ścisłe normy i restrykcje, które definiują zawartość zanieczyszczeń pochodzących z syntezy chemicznej. Nasze odkrycia wskazują, że przemysł kosmetyczny mógłby na dużo większą skalę korzystać z substancji pochodzenia naturalnego – uważa Michał Styczyński.

Wyniki badań zostaną skomercjalizowane przy udziale nowo utworzonej spółki typu spin-off powołanej przy Uniwersytecie Warszawskim. Biotemist będzie się specjalizować w rozwoju technologii i produkcji substancji pochodzenia naturalnego, wytwarzanych przez wyizolowane szczepy bakterii antarktycznych: barwników z grupy melanin oraz karotenoidów, a także wielu innych związków o szerokim potencjale aplikacyjnym.

Szansa na rynkowy sukces

Fizjologia antarktycznych bakterii umożliwia ich swobodną hodowlę w warunkach laboratoryjnych.

Procesy hodowli i namnażania tego rodzaju bakterii ekstremalnych są stosunkowo proste ze względu na ich niższe wymagania temperaturowe i nierzadko pokarmowe. Nie ma też żadnych większych przeszkód natury technologicznej, by tą drogą pozyskiwać naturalne substancje na skalę przemysłową. Ponieważ rynek obecnie pilnie poszukuje tego rodzaju związków pochodzenia naturalnego, uważam, że przy odpowiednim zarządzaniu Biotemist ma przed sobą wspaniałą przyszłość i może stosunkowo szybko stać się mocnym graczem rynkowym – ocenia dr Robert Dwiliński, dyrektor Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii UW.

Wyniki prowadzonych w ubiegłych latach badań potwierdzają, że bakterie z rejonu Antarktydy mogą pełnić inne ważne funkcje, m.in. w rolnictwie – zwiększają dostępność mikroskładników, jak również usprawniają rozkład znajdujących się w glebie związków oleistych, takich jak substancje ropopochodne, oleje syntetyczne czy roślinne. Tego rodzaju właściwości charakteryzują też szczepy bakterii antarktycznych badane przez Michała Styczyńskiego.

Bakterie wytwarzają liczne metabolity wtórne, które mogą poprawiać wzrost roślin. W praktyce można więc wykorzystać szczepy bakterii do zwiększania jakości i biomasy roślin uprawnych, chronić je przed chorobami, a także redukować ilość stosowanych nawozów chemicznych – wylicza badacz z Uniwersytetu Warszawskiego.

MK, źródło: UOTT UW

Dyskusja (0 komentarzy)