Pionierskie badania nad „niezniszczalnymi” niesporczakami prowadzi międzyuczelniany zespół naukowców, do którego należy m.in. dr Monika Mioduchowska z Wydziału Biologii UG. Kierownikiem grupy jest dr hab. Łukasz Kaczmarek, prof. UAM. Publikacja przygotowana przez badaczy o kosmopolityzmie jednego z najbardziej interesujących ekstremofili ukazała się w periodyku „Scientific Reports”  z grupy Nature. - Podjęliśmy się weryfikacji hipotezy „Wszystko jest wszędzie” - powiedziała o artykule dr Monika Mioduchowska. 

Marcel Jakubowski: - Niesporczaki są tematem wielu badań, nie tylko biologicznych. Co sprawia, że te stworzenia są tak interesujące dla naukowców?

Dr Monika Mioduchowska: - Zgadza się, niesporczaki (Tardigrada) wzbudzają zainteresowanie naukowców na całym świecie i są obiektem licznych badań. Te mikroskopijne bezkręgowce, mierzące zaledwie od 0.01 do 1.2 mm, zasiedlają wszystkie ekosystemy na wszystkich kontynentach. Z uwagi na ich wygląd spod mikroskopu, który przypomina małe niedźwiedzie, w literaturze anglojęzycznej nazywane są water bears. 

Niesporczaki powszechnie uznawane są za najbardziej odporne zwierzęta na Ziemi. Zawdzięczają to niezwykłej zdolności do kryptobiozy, która umożliwia im przejście w stan anabiozy, czyli stan życia utajonego. Dochodzi do tego w sytuacji, gdy warunki, w których występują, stają się niekorzystne. To dzięki kryptobiozie mogą przetrwać w ekstremalnych warunkach środowiska: w bardzo szerokim zakresie temperatury (od zera absolutnego do ponad 150°C), w wysokich dawkach promieniowania UV i jonizującego, w bardzo niskim i bardzo wysokim ciśnieniu atmosferycznym, a także w stanie wysuszenia. 

Co niezwykłe, niesporczaki mogą nawet przetrwać działanie próżni kosmicznej. Tym samym stały się również obiektem modelowym w badaniach astrobiologicznych. Jednak do tej pory, mimo szeroko zakrojonych badań, mechanizmy kryptobiozy na podłożu molekularnym i fizjologicznym są słabo poznane. Bardzo interesująca jest też hipoteza „Sleeping Beauty” czyli „Śpiącej Królewny”, która zakłada, że w trakcie życia utajonego niesporczaki się nie starzeją.  Powszechnie też prowadzone są badania z zakresu opisu i identyfikacji nowych gatunków niesporczaków. 

Natomiast w przywołanej przez Pana publikacji podjęliśmy się weryfikacji hipotezy „Wszystko jest wszędzie”. Hipoteza ta zakłada, że lokalne warunki środowiskowe, a nie zdolności mobilne, decydują o rozmieszczeniu mikroskopijnych organizmów. W efekcie czego analizując dystrybucję danych gatunków, możemy spodziewać się, że ich rozmieszczenie może być kosmopolityczne, jak w przypadku badanego na poziomie morfologicznym i genetycznym gatunku Paramacrobiotus fairbanksi, który został odnotowany na terenie Albanii, Antarktydy, Hiszpanii, Kanady, Madery, Mongolii, Polski, USA i Włoch. Zachęcam do lektury tej publikacji.

- Jaką rolę pełni Pani w zespole badawczym? 

- Jestem członkiem interdyscyplinarnego zespołu badawczego kierowanego przez dr. hab. Łukasza Kaczmarka, prof. UAM z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Jako biolog molekularny zajmuję się częścią genetyczną prowadzonych badań, które skoncentrowane są głównie na taksonomii integratywnej, czyli połączeniu wyników analiz przeprowadzonych na poziomie molekularnym i morfologicznym w celu kompleksowego opisu nowych dla nauki gatunków niesporczaków. 

Swoją przygodę z tymi tajemniczymi organizmami rozpoczęłam w 2018 roku. Wówczas prowadziłam równolegle badania z zakresu między innymi analiz filogenetycznych i identyfikacji bakterii endosymbiotycznych oraz analiz mikrobiomu innych grup systematycznych - małży (Bivalvia) i skorupiaków (Crustacea). W tym też czasie w literaturze światowej informacje o bakteriach endosymbiotycznych i mikrobiomie związanym z niesporczakami były niczym tabula rasa. 

Tym samym postanowiliśmy rozpocząć pionierskie eksperymenty. W trakcie naszych badań ukazała się pierwsza publikacja zespołu niesporczakowego z Włoch, który opisał mikrobiom kilku gatunków niesporczaków. Nasza publikacja w tym zakresie tematycznym ukazała się jako druga. Przed nami jeszcze wiele inspirujących i interdyscyplinarnych badań, które mam nadzieję pozwolą nam na dokonanie odkryć naukowych. 

Pewne odkrycia już zostały przez nasz zespół opublikowane. Zidentyfikowaliśmy infekcje bakterią endosymbiotyczną z rodzaju Wolbachia u kilku gatunków niesporczaków. Bakteria ta jest niezwykle interesująca dla naukowców, gdyż mechanizmy jej wpływu na gospodarza są bardzo złożone, a w dodatku w sposób znaczący zakłóca ona biologię swojego gospodarza. Dzieje się to na drodze manipulacji procesem reprodukcji. Infekcje tym endosymbiontem zostały odkryte dzięki opracowanym przez nasz zespół nowym narzędziom molekularnym i bioinformatycznym, które również pozwoliły na odkrycie Wolbachia w innych grupach systematycznych organizmów bezkręgowych. Tutaj również pragnę zachęcić do lektury publikacji.

- Czy będą Państwo kontynuować badania nad niesporczakami albo nad kosmopolityzmem?

- Oczywiście! W 2022 roku otrzymałam finansowanie grantu przez Narodowe Centrum Nauki (w ramach konkursu Sonata 17) pt. „Wyschnijmy i przeżyjmy razem”: czy anhydrobioza u niesporczaków (Tardigrada) jest modulowana przez specyficzny mikrobiom i zależy od bakterii, które razem z nimi przeżywają wysuszenie?. Do tej pory na Uniwersytecie Gdańskim nikt nie zajmował się niesporczakami. Tym samym obecnie tworzę zespół badawczy, który będzie zajmował się badaniem tej grupy systematycznej. 

W dużym skrócie powiem o projekcie. Na wstępie podkreślę, że prowadzone badania są pionierskie. Mówiąc o niezwykłych właściwościach niesporczaków, wspomniałam o kryptobiozie. Jednym z rodzajów kryptobiozy jest anhydrobioza, czyli stan wysuszenia, w którym niesporczaki potrafią przetrwać nawet kilkanaście lat. Jednak nie wiadomo, co sprawia, że te mikroskopijne organizmy wydają się być prawie niezniszczalne. Czy niesamowite zdolności zawdzięczają mikrobiomowi zasiedlającemu ich organizm? Żeby odpowiedzieć na to pytanie, zostanie przeprowadzonych kilka eksperymentów, a jednym z nich jest analiza mikrobiomu związanego z różnymi gatunkami niesporczaków na różnych etapach ich rozwoju, począwszy od jaja, poprzez osobniki dorosłe przed i po anhydrobiozie, a także osobniki w stadium anhydrobiozy. 

Badane są gatunki, których sukces związany z anhydrobiozą jest zróżnicowany, a nawet takie, u których nie odnotowuje się tej niezwykłej zdolności. Analizy prowadzone są na drodze sekwencjonowania metagenetycznego. 

W rezultacie przeprowadzonych badań zostaną zidentyfikowane bakterie specyficzne dla danego gatunku niesporczaka w konkretnym stadium rozwojowym oraz bakterie, które mogą odpowiadać za zdolność niesporczaków do anhydrobiozy. Jeśli bakterie rzeczywiście odgrywają istotną rolę w anhydrobiozie, nasze badania będą miały charakter przełomowy w zrozumieniu tego zjawiska. Niewykluczone, że wyniki badań będą mogły mieć też bardziej złożone zastosowania aplikacyjne. Na koniec chciałam zachęcić wszystkich zainteresowanych współpracą do kontaktu. Przed nami jeszcze wiele przygód z pełnymi tajemnic niesporczakami.