UŠLI U POVIJEST

Genijalni umovi s ‘Ruđera‘ za Jutarnji: ‘Zbog našeg otkrića mijenjat će se školski udžbenici‘

To da je prvi život na Zemlji bio višestaničan vuče za sobom i filozofske konotacije, kaže Domazet-Lošo
Momir Futo, Sara Koska, Nina Čorak i Tomislav Domazet-Lošo
 Boris Kovačev/Cropix

Sve do sada smo kroz obrazovanje učili da su bakterije jednostanični organizmi. Ali, sada bi se to moralo promijeniti u udžbenicima jer moj tim i ja smo otkrili da nisu. Bakterije su pravi višestanični organizmi, upravo kao i biljke, životinje ili gljive - kaže nam o svome posljednjem otkriću evolucijski genetičar prof. dr. Tomislav Domazet-Lošo s Instituta "Ruđer Bošković" (IRB) i Hrvatskog katoličkog sveučilišta (HKS).

Višegodišnji eksperiment njegova tima, pojašnjava, otkrio je kako se bakterijski biofilmovi (specifična bakterijska formacija) ponašaju poput višestaničnog embrija.

Bakterijski biofilmovi

U istraživanju im je pomogla i jedna robotska ruka, posebno dizajnirana u suradnji s FER-ovcima, zatim kilometarske linije posebno isprogramiranog koda, nova biomatematička znanja i formule, fotoaparat koji je snimao razvoj biofilmova i - mnogo novca i vremena. Eksperimentalni rad u molekularnoj biologiji prilično je skup, a sam eksperiment je, naime, trajao čitava dva mjeseca tijekom kojih se fotoaparatom, posebno instaliranim na mikroskop, bilježio razvoj i rast bakterijskog biofilma.

- Ta informacija koju smo istraživanjem dobili implicira nešto možda čak i značajnije - da je prvi život na zemlji bio višestaničan. Jer, prvi fosili koje poznajemo na Zemlji, starosti 3,5 milijardi godina, koji se nazivaju stromatoliti i koje nalazimo u Australiji, također su bakterijski biofilmovi, pa po homologiji možemo lako pretpostaviti da je tako i u tom slučaju - nastavlja Domazet-Lošo i pojašnjava i ulogu robotske ruke u istraživanju. Biofilmovi, kaže, rastu u plastičnoj posudici koja ima medij na kojemu se oni formiraju. Ta posudica ima poklopac.

image
Svoje istraživanje znanstvenici s Ruđera proveli su na bakteriji Bacillus subtilis
Boris Kovačev/Cropix

U teoriji, obrazlaže Domazet-Lošo, moglo bi se kroz taj poklopac fotografirati, no u praksi dolazi do kondenzacije, zbog čega se posudica mora otvarati i zatvarati. Međutim, ako to znanstvenik učini rukom, postoji opasnost da se eksperiment kontaminira. Dodatno, eksperiment traje dugo, pa je teško zamisliti da bi osoba mogla svakih 15 minuta zračiti posudicu.

Robot je bio logična ideja, ali takav robotski instrumentarij, obrazlaže Domazet-Lošo, ne postoji na tržištu jer do sada nije nitko na ovaj način pratio razvoj biofilmova.

Morali su sami konstruirati robota u dogovoru s kolegama s FER-a, a on je dalje otvarao i zatvarao poklopac posudice u kojoj rastu biofilmovi. Palio je i svjetlo te davao naredbu fotoaparatu da u pravom trenutku škljocne. Interesantno, dijelove robota su jeftino kupili preko interneta, a zatim je dorađivan na IRB-u, gdje je nastajao i softver za upravljanje njime.

Činjenica da je prvi život na Zemlji bio višestaničan, što je, smatra Domazet-Lošo, njihovim istraživanjem neupitno dokazano, vuče za sobom i filozofske konotacije. Na Zapadu, kaže, imamo ideju progresivnog razvoja koji se linearno kreće, od jednostavnih prema složenijim oblicima te čovjeku kao najsloženijem obliku. No, ovaj rad dokazuje da to ne mora tako biti u biologiji.

image
Tim znanstvenika koji je došao do otkrića: Momir Futo, Sara Koska, Nina Čorak i Tomislav Domazet Lošo
Boris Kovacčev/Cropix

Složeni kao embriji

- Evolucija ne dolazi u pitanje. Njezini mehanizmi rade. Ali, mi sada bolje razumijemo da je evoluciji svejedno jeste li vi složen ili jednostavan organizam. Nju zanima samo jedna stvar, možete li se razmnožavati.

Ako se ne možete razmnožavati, vas nema, no to jeste li složeni ili jednostavni, nije bitno, i u evoluciji se može dogoditi da progres može ići iz višestaničnog organizma u pojednostavljeni organizam, a zatim natrag u kompleksifikaciju. Na to često zaboravljamo u evolucijskoj biologiji jer u podsvijesti nosimo ideju progresa koji uvijek ide u naprednije oblike - pojašnjava Domazet-Lošo pa se vraća i na same rezultate istraživanja.

- Narav biofilmova je jednako složena kao u embrija. Postoje nevjerojatne stvari. Primjerice, komunikacijski geni u biofilmu šalju električne signale od sredine prema kraju biofilmova. Jer, što se događa, stanice biofilma u sredini ogladne, pa šalju signale stanicama na rubu da stanu jesti i ostave nešto i za njih. Biofilm se ponaša kao da ima živčani sustav, kao mozak - navodi Domazet-Lošo.

image
U istraživanju je ekipi s Ruđera pomogao i robot koji su konstruirali uz pomoć kolega sa zagrebačkog FER-a
Boris Kovačev/Cropix

Međunarodni tim

Dodaje da je za rezultate istraživanja zaslužan međunarodni tim znanstvenika, koji okuplja timove iz Laboratorija za evolucijsku genetiku na IRB-u, Fakulteta elektrotehnike i računarstva, Farmaceutsko-biokemijskog fakulteta i Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, te Chalmers Sveučilišta u Göteborgu i Tehničkog sveučilišta u Danskoj. 

Rad je objavljen u prestižnom znanstvenom časopisu Molecular Biology and Evolution, a Domazet-Lošo pretpostavlja da će imati snažan utjecaj na niz područja znanosti, od mikrobiologije i evolucijske biologije sve do različitih područja u medicini.

Njihovo otkriće važno je, kaže Domazet-Lošo, jer bakterije, kao dominantan oblik života, nastanjuju svaki poznati okoliš na Zemlji uključujući ljudski organizam. Zapravo, bez suživota s našim simbiotskim bakterijama, čijih stanica i gena ima više nego naših, ljudska egzistencija uopće nije moguća. Istraživanje je napravljeno na bakteriji Bacillus subtilis, s kojom se, kaže Domazet-Lošo, često rade istraživanja u mikrobiologiji, ali nitko do sada nije išao dokazati da bi one mogle biti višestanični organizmi.

- Bilo je spekulacija, ljudi su i ranije primijetili složene oblike ponašanja stanica u biofilmu, primijetili su i podjelu rada između njegovih stanica, ali nedostajalo je hrabrosti. Nitko se nije usudio reći: pa možda je to nešto slično kao što imamo kod životinja. A hrabrosti je nedostajalo zbog dogme o prvim jednostaničnim organizmima. Ljudima jednostavno ne pada na pamet da bi to mogli uzeti u pitanje - zaključuje Domazet-Lošo.

Morali su razviti i nove formule

Tijekom interdisciplinarnog istraživanja ekipa Domazeta-Loše ušla je u spoj zoologije i mikrobiologije. To su dva područja koja se zadnjih 150 godina odvojeno razvijaju. Tek sada, u 21. stoljeću, dolazi do fuzije tih znanosti, zbog čega alat i instrumentarij za istraživanja ne postoji.

Morali su razviti i nove biomatematičke formule kako bi mogli doći do rezultata, kao i nove protokole u molekularnoj biologiji. Iako se protokol zna, morali su ga prepraviti zato jer nitko prije njih nije izolirao RNA iz jako starog biofilma, što je u njihovu istraživanju bilo ključno budući da su pratili razvoj biofilma tijekom vremena.

Među mnogim suradnicima Domazet-Lošo ističe i Luku Opašića koji je potrošio godinu dana samo na to da shvati kako izvući RNA iz starog biofilma. (V.B.)

Želite li dopuniti temu ili prijaviti pogrešku u tekstu?
Linker
16. listopad 2020 19:48