Jednokomórkowy zielony glon Chlamydomonas reinhardtii odegrał kluczową rolę w badaniach, które zostały uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 2026 roku. Laureatami zostali Karl Deisseroth, Peter Hegemann oraz Georg Nagel za odkrycia dotyczące światłoczułych kanałów jonowych oraz rozwój optogenetyki - metody umożliwiającej kontrolowanie aktywności komórek nerwowych za pomocą światła.

Początki tego przełomowego osiągnięcia sięgają badań nad glonem Chlamydomonas reinhardtii. Peter Hegemann próbował wyjaśnić, w jaki sposób ten mikroorganizm potrafi wykrywać światło i przemieszczać się w jego kierunku. Badania doprowadziły do odkrycia niezwykłego białka nazwanego channelrodopsyną (channelrhodopsin), znajdującego się w błonie komórkowej glonu. Po oświetleniu niebieskim światłem białko to otwiera kanał, przez który do komórki napływają jony, co wywołuje impuls elektryczny.

Georg Nagel i współpracownicy wykazali, że channelrodopsyna działa jako kanał jonowy bezpośrednio aktywowany światłem. Następnie Karl Deisseroth wykorzystał gen kodujący to białko i wprowadził go do komórek nerwowych ssaków. W 2005 r. pokazał, że krótkie impulsy światła mogą z niezwykłą precyzją aktywować wybrane neurony. Otworzyło to drogę do powstania optogenetyki, jednej z najważniejszych metod współczesnej neurobiologii.

Dzięki optogenetyce naukowcy mogą dziś badać zależności między aktywnością konkretnych neuronów a zachowaniem, emocjami, pamięcią oraz procesami uczenia się. Technika ta zrewolucjonizowała badania nad funkcjonowaniem mózgu, umożliwiając precyzyjne mapowanie obwodów nerwowych oraz rozwój nowych strategii terapeutycznych w leczeniu chorób neurologicznych i psychiatrycznych.

Przyznanie Nagrody Nobla 2026 podkreśla, jak fundamentalne znaczenie dla rozwoju medycyny mogą mieć badania podstawowe prowadzone na pozornie prostych organizmach modelowych. Odkrycie właściwości światłoczułych białek u Chlamydomonas reinhardtii doprowadziło do powstania narzędzia, które zmieniło współczesną neuronaukę i otworzyło nowe możliwości poznawcze oraz terapeutyczne w leczeniu chorób układu nerwowego.

Badania nad Chlamydomonas reinhardtii na Wydziale Biologii Uniwersytetu Gdańskiego

Znaczenie Chlamydomonas reinhardtii dla współczesnej biologii podkreślają również wieloletnie badania prowadzone na Wydziale Biologii Uniwersytetu Gdańskiego. Mikroglon od lat stanowi jeden z podstawowych organizmów modelowych wykorzystywanych przez badaczy zajmujących się fizjologią roślin, biologią komórki oraz ekotoksykologią. Chlamydomonas reinhardtii to modelowy organizm w badaniach cyklu komórkowego, chloroplastowego i mitochondrialnego, a naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego należą do grona badaczy popularyzujących ten organizm jako model do badań nad funkcjonowaniem komórki eukariotycznej.

W Katedrze Fizjologii i Biotechnologii Roślin oraz obecnej Katedrze Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin prowadzone są badania dotyczące regulacji cyklu komórkowego, funkcjonowania chloroplastów i mitochondriów oraz reakcji komórek Chlamydomonas reinhardtii na różnego rodzaju czynniki stresowe. Katedra stworzyła laboratoria synchronicznych kultur glonów, dzięki którym możliwe jest prowadzenie zaawansowanych analiz procesów zachodzących w komórkach tego modelowego mikroglonu.

Szczególnie intensywnie rozwijane są badania dotyczące wpływu antropogenicznych zanieczyszczeń środowiska wodnego na organizmy fotosyntetyzujące. W ramach projektu NCN OPUS kierowanego przez dr hab. Annę Aksmann, prof. UG mikroglon Chlamydomonas reinhardtii wykorzystywano jako model do oceny toksyczności farmaceutyków, metali ciężkich oraz innych zanieczyszczeń chemicznych obecnych w środowisku.

Na Uniwersytecie Gdańskim prowadzone były także badania nad mechanizmami stresu oksydacyjnego, ekspresją enzymów antyoksydacyjnych oraz wpływem reaktywnych form tlenu na fotosyntezę i cykl komórkowy Chlamydomonas reinhardtii. Projekty realizowane przez dr. hab. Wojciecha Pokorę, prof. UG dotyczyły m.in. odpowiedzi komórek na działanie kadmu, antracenu oraz innych stresorów środowiskowych.

W ostatnich latach organizm ten był również podstawą badań doktorskich i magisterskich realizowanych na Wydziale Biologii UG. Przykładem jest rozprawa doktorska dr Daryi Harshkovej poświęcona analizie zaburzeń fizjologicznych i rozwojowych wywoływanych przez diklofenak, ze szczególnym uwzględnieniem funkcjonowania mitochondriów w komórkach Chlamydomonas reinhardtii.

Badania prowadzone w Gdańsku pokazują, że ten niepozorny jednokomórkowy glon jest nie tylko źródłem odkrycia, które doprowadziło do powstania optogenetyki i zdobycia przez jej twórców Nagrody Nobla 2026, ale także niezwykle cennym narzędziem do poznawania podstawowych procesów biologicznych oraz oceny wpływu działalności człowieka na środowisko. Dzięki swojej prostocie, dobrze poznanemu genomowi i możliwości prowadzenia synchronicznych hodowli pozostaje jednym z najważniejszych organizmów modelowych wykorzystywanych we współczesnych naukach biologicznych.