Mikroorganizmy – istoty, których nie widać gołym okiem

Organizmy, których piękno możemy ujrzeć, dopiero kiedy spojrzymy przez okular mikroskopu, nazywamy dziś mikroorganizmami czy też drobnoustrojami. Pod takimi nazwami kryją się istoty takie jak: organizmy należące do dwóch domen organizmów prokariotycznych1; Bacteria oraz Archae, protisty, glony, algi, zielenice, grzyby czy wirusy, które pomimo faktu, że nie zaliczamy ich do organizmów żywych, ponieważ nie przeprowadzają takich funkcji życiowych jak oddychanie, odżywianie się czy rozmnażanie (wirusy się namnażają) oraz nie są w stanie funkcjonować poza komórkami żywiciela, zaliczamy do tej grupy ze względu na ich rozmiary. Mikroorganizmy mogą być heterotrofami (cudzożywne) bądź autotrofami (samożywne), dzięki czemu znajdziemy je na początku łańcuchów troficznych. Mało kto ma świadomość faktu, iż to właśnie mikroorganizmy przyczyniły się do ustanowienia i podtrzymania życia na Ziemi. Zrozumienie tego zjawiska skłoniło naukowców, w tym astrobiologów, do szukania życia w formie drobnoustrojów poza naszą planetą, gdyż to one pojawiły się na zamieszkałym przez nas globie miliardy lat przed pojawieniem się pierwszych roślin i zwierząt.

Mały organizm, ogromny potencjał

Kiedy Zachariasz Janssen i jego ojciec Hans pod koniec XVI wieku skonstruowali pierwszy mikroskop, otworzyli ludzkości drzwi do wnikliwego poznania tego niesamowitego mikroświata. Co prawda, pierwsze mikroskopy nie dawały takiego powiększenia, jak te nowoczesne, jednakże umożliwiły one uczonym rozwój nauki w tym kierunku. Współcześnie każdy wie, czym są bakterie, protisty czy inne organizmy jednokomórkowe. Organizmy te z reguły kojarzą nam się z chorobami czy też innymi zagrożeniami, jednakże spośród nich możemy wyodrębnić te, które przynoszą nam wiele korzyści. Wśród takich mikroorganizmów wyróżniamy m.in. organizmy symbiotyczne2 oraz EM (Efektywne Mikroorganizmy). Jest to kompleks kultur pożytecznych mikroorganizmów, występujących w naturze, niemodyfikowanych genetycznie, pozostających w stanie równowagi, nie tylko nieszkodliwych dla ludzi, zwierząt i środowiska, lecz wręcz niezbędnych do ich prawidłowego funkcjonowania. W badaniach naukowych często wykorzystujemy potencjał tych maleńkich istot. Są one doskonałym materiałem, ponieważ ich różnorodność jest tak wielka, że możemy dobrać precyzyjnie odpowiednie gatunki do naszych badań. Ze względu na ich małe rozmiary mamy możliwość prowadzić badania na dużej ilości osobników, co zwiększa wiarygodność wyników. Są łatwo dostępnym, stosunkowo tanim i niebudzącym kontrowersji obiektem badań. Wszystkie te czynniki powodują, że naukowcy chętnie po nie sięgają podczas wykonywania swoich eksperymentów. Stąd też astrobiolodzy wykorzystują ich potencjał w misjach kosmicznych.

Mikroskopijni pasażerowie mieszkają i podróżują dalej niż sięga nasz wzrok

Na Ziemi wykorzystujemy bakterie i inne mikroorganizmy w przeróżnych badaniach. Jednym z nich jest sprawdzanie toksyczności leków z wykorzystaniem testu bakteryjnego MARA (Microbial Assay for Risk Assessment). Test MARA jest innowacyjnym testem toksyczności próbek, w którym jako bioindykatory3 wykorzystuje się dziesięć organizmów prokariotycznych (bakterie o różnej taksonomii) i jeden eukariotyczny, mianowicie drożdże. Zastosowanie w tym badaniu 11 różnych, pod względem taksonomicznym i genetycznym, organizmów pozwala stworzyć warunki testowe, które lepiej odzwierciedlają te panujące w ekosystemie niż w przypadku badań jednogatunkowych. Poza badaniami biologicznymi przeprowadzanymi na Ziemi naukowcy prowadzą również badania kosmiczne z wykorzystaniem mikroorganizmów.

Poza badaniami biologicznymi przeprowadzanymi na Ziemi naukowcy prowadzą również badania kosmiczne z wykorzystaniem mikroorganizmów.

Podczas hodowli roślin, w tym warzyw, w ramach programu Plant Habitat-02 na ISS, zaobserwowano obecność poszczególnych gatunków Methylobacterium. Ten rodzaj bakterii jest zaangażowany w wiązanie azotu atmosferycznego, rozpuszczanie fosforanów, tolerancję na stres abiotyczny, promocję wzrostu czy aktywność biologiczną przeciwko patogenom roślin. Fakt ten dał nie tylko zielone światło do dalszej hodowli roślin na stacji kosmicznej, ale także do prowadzenia badań w kierunku występowania i przeżywalności bakterii oraz innych mikroorganizmów poza naszą planetą, które w przyszłości mogłyby nawet pomóc w osiedlaniu się ludzi na innej planecie.

fot.1. Orion uchwycił Księżyc podczas 20. dnia misji kosmicznej, NASA

Pod koniec 2022 r. miała miejsce bezzałogowa misja kosmiczna Artemis I, podczas której kosmiczny statek Orion [fot.1.], na którego pokładzie zostały umieszczone próbki biologiczne, odbył podróż wokół Księżyca i wrócił na Ziemię. W trakcie tego lotu przeprowadzono cztery badania, których celem było m.in. zbadanie wpływu kosmicznego promieniowania na materiał genetyczny mikroorganizmów. W przestrzeń kosmiczną wysłano nasiona Arabidopsis thaliana, grzyby z gatunku Aspergillus niger [fot.2.], algi Chlamydomonas reinhardtii oraz komórki drożdży.

Podczas eksperymentu, w którym obiektem badawczym były grzyby Aspergillus niger, badano rolę melaniny oraz proces naprawy DNA – kwasu deoksyrybonukleinowego w adaptacji i przeżywalności tych organizmów w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Otchłań ta charakteryzuje się brakiem grawitacji i wysokim poziomem kosmicznego promieniowania jonizującego, które ma negatywny wpływ na genotyp organizmów narażonych na jego działanie. Spośród tylu mikroorganizmów do tego badania wybrano akurat grzyby ze względu na to, że ich komórki radzą sobie w bardzo podobny sposób z uszkodzeniami materiału genetycznego, jak komórki zwierzęce, co było najważniejszym kryterium z tego względu, iż większość badań ma przyczynić się do przełomowych odkryć, które mają dostarczyć informacji przydatnych w przyszłych misjach kosmicznych z udziałem ludzi. Na wyniki przeprowadzonych badań trzeba będzie jeszcze poczekać.

fot.2. Aspergillus niger, Northwest National Laboratory

 

1 organizm prokariotyczny (Procaryota) – organizm zbudowany z komórki, komórek, które nie posiadają jądra komórkowego (bezjądrowych)

organizmy symbiotyczne – organizmy żyjące w symbiozie (zależność, w której jeden organizm czerpie z niej korzyści, przy czym drugi organizm nie ponosi strat) z innym organizmem

3 bioindykatory – organizmy żywe o wąskiej tolerancji ekologicznej, wrażliwe na nadmiar bądź niedomiar danego czynnika; wykorzystuje się je do oceny m.in czystości wód, powietrza czy gleby

Korekta – Matylda Kołomyjec

Źródła:

Autor

Paulina Kudzia