Ruđerove znanstvenice o nevidljivim porukama prirode: Što nam otkrivaju med, dagnje i žuti brašnar?

Iza naizgled običnih elemenata i stanovnika prirode kriju se dragocjene informacije o našem okolišu i genetskoj raznolikosti, koje otkrivaju projekti znanstvenica IRB-a, dr. sc. Katje Magdić Košiček i dr. sc. Eve Šatović Vukšić.

Kako pronaći oku nevidljive, ali važne elemente koji nam pružaju ključne informacije o stanju našeg okoliša ili otkrivaju kako se geni prilagođavaju na promjene u okolišu? Upravo se tim istraživanjima bave dr. sc. Katja Magdić Košiček i dr. sc. Eva Šatović Vukšić s Instituta Ruđer Bošković (IRB) u sklopu dva projekata koje financijski podržava Zaklada ADRIS.

Ove znanstvenice u svojim istraživanjima koriste kukce, dagnje i med kao ključne alate za rasvjetljavanje skrivenih aspekata našeg ekosustava

Dok jedan tim istražuje kako dagnje i med mogu služiti kao prirodni detektori za praćenje zdravlja okoliša, drugi se fokusira na razotkrivanje genetskih tajni kukca poznatog kao žuti brašnar s ciljem boljeg razumijevanja biološke raznolikosti i prilagodbi organizama na promjene u okolišu. Oba projekta dijele cilj: bolje razumijevanje i zaštitu prirodnog svijeta koji nas okružuje.

Med i dagnje kao prirodni detektivi onečišćenja ekosustava

U tom svijetu postoji prirodna radioaktivnost. Iako prvo pomislimo na nuklearne nesreće i zagađenje otpadom kada čujemo za radioaktivnost, ona je zapravo prirodan proces prilikom kojeg nestabilni atomi oslobađaju energiju i čestice kako bi postali stabilni. Taj proces odvija se svakodnevno, prisutan je od početka svemira i uključuje elemente poput radioaktivnih izotopa kalija, ugljika, uranija i torija, koji se nalaze u zemlji po kojoj hodamo, vodi koju pijemo, zraku koji dišemo, pa čak i u našim kostima i tkivima.

Naše tijelo sadrži približno 5.000 atoma koji se raspadaju svake sekunde, stvarajući prirodno zračenje koje je dio našeg svakodnevnog života. Evolucija nas je opremila mehanizmima za nošenje s ovom prirodnom razinom zračenja.

Istraživanje dr. sc. Katje Magdić Košiček u sklopu projekta "Dagnje i med kao bioindikatori radioaktivnosti morskog i kopnenog okoliša" provodi se na području poluotoka Pelješca i koristi pčele i dagnje kao inspektore radioaktivnosti u okolišu.

Pčele su kopneni inspektori koje posjećuju stotine cvjetova dnevno prikupljajući nektar, s kojim u košnicu donose i mikroskopske čestice iz okoliša, uključujući i radionuklide. Kada nektar pretvore u med, prikupljene čestice ostaju u tom slatkom proizvodu, koji tako postaje prirodna arhiva radioaktivnosti određenog područja. Posebno značajno je što med uz prirodne radionuklide, poput primjerice polonija, može sadržavati i one umjetne, kao što je radioaktivni cezij, koji se u prirodi mogu naći isključivo kao rezultat ljudskih aktivnosti, poput nuklearnih nesreća.

S druge strane, dagnje preuzimaju ulogu inspektora morskog okoliša. Ovi školjkaši su prirodni filtracijski sustavi, koji propuštaju i do 80 litara morske vode dnevno kako bi iz nje izdvojili hranjive tvari. Ova sposobnost čini ih idealnim bioindikatorima za praćenje stanja morskog ekosustava, jer uz hranjive u svom tkivu zadržavaju tragove zagađenja poput teških metala i radioaktivnih tvari.

- Zdravlje okoliša ključno je za očuvanje zdravlja ljudi, a ovo istraživanje pruža cjelovite podatke o kretanju radionuklida u moru i na kopnu Pelješca. Dobiveni rezultati poslužit će kao temelj za buduće praćenje radioaktivnosti u drugim dijelovima Hrvatske, što je posebno važno u svjetlu globalnih događaja poput rata u Ukrajini i povećane potrebe za pouzdanim praćenjem potencijalnih zagađenja - zaključila je dr. sc. Katja Magdić Košiček, znanstvenica u Zavodu za istraživanje mora i okoliša IRB-a.

Rasvjetljavanje skrivenih uputa u genomu kukca s dvostrukim životom

Osim dagnji i pčela, još jedan stanovnik živog svijeta znanstvenicima pomaže otkriti kako život prilagođava svoje najosnovnije strukture u borbi za opstanak. U fokusu istraživanje koje provodi dr. sc. Eva Šatović Vukšić u Zavodu za molekularnu biologiju IRB-a našao se jedan skroman, ali zanimljiv kukac - žuti brašnar.

- Žuti brašnar vodi dvostruki život. Dok s jedne strane uzrokuje štetu u skladištima hrane kao nametnik, s druge ima rastuću komercijalnu vrijednost u animalnoj prehrani kao izvor proteina. Europska unija je 2022. godine odobrila korištenje ovog kukca i u ljudskoj prehrani, što znači da mi moramo proširiti znanje o ovom kukcu - istaknula je dr. Šatović Vukšić.

Žuti brašnar je modelni organizam za različita istraživanja zbog velikih prednosti poput jednostavnog uzgoja, brzog razmnožavanja i kratkog životnog ciklusa. No, i s genomskog gledišta, žuti brašnar je iznimno zanimljiv kukac.

Njegov genom može se promatrati kao golemu knjižnicu prepunu različitih knjiga. Većina tih knjiga je dobro poznata i često se koristi, ali postoje i one zagonetne knjige skrivene na prašnjavim policama koje nazivamo tamna materija genoma. Te zagonetne knjige su zapravo satelitne DNA (satDNA), koje čine velik dio genoma žutog brašnara, ali čija funkcija i značaj nisu potpuno razjašnjeni.

Istraživanja koje dr. Šatović Vukšić provodi u sklopu projekta „Rasvjetljavanje uloga 'tamne materije' u funkcioniranju genoma gospodarski važnog kukca kornjaša Tenebrio molitor‘’ usmjeren je na istraživanje tamne materije genoma žutog brašnara.

Ovaj tim istraživača na IRB-u rasklapa složeni genom žutog brašnara, kako bi saznali gdje se točno nalaze satelitne DNA u genomu, kako se ponašaju i kako utječu na život i prilagodbu žutog brašnara, posebno u uvjetima stresa ili tijekom razvoja. Istraživanjem ovih sekvenci i njihove aktivnosti u različitim razvojnim fazama, znanstvenici će moći bolje razumjeti kako one utječu na strukturu genoma te kako genom ovog kukca funkcionira kao dobro usklađena cjelina.

- Naša istraživanja mogla bi otkriti skrivene mehanizme koji omogućuju ovom kukcu da se tako dobro prilagođava različitim uvjetima. Razumijevanje tih mehanizama nam može pomoći i da shvatimo kako genomi funkcioniraju i evoluiraju. Također, proučavanje ovog kukca pomaže nam da bolje razumijemo biologiju insekata, njihov razvoj i preživljenje, prednosti i rizike, generirajući informacije vrijedne za poljoprivredu, ekologiju i prehrambenu industriju - zaključila je dr. Šatović Vukšić.

Institut Ruđer Bošković