Žmonės didžiuojasi esą protingiausios būtybės, tačiau gebėjimu išlikti turbūt nepralenkiami yra mikroorganizmai.
„Dabar visame pasaulyje didžiulė problema yra antibiotikai. Daugelis bakterijų, kurios sukelia ligas, jau yra atsparios šios kartos antibiotikams - beveik nebėra jų veikiamos. Naujos kartos antibiotikų kol kas nėra ir pramonė dar nežada jų greitai gaminti“, - LŽ sakė prof. dr. Donaldas Čitavičius.
Dabar vartojamos esamų antibiotikų cheminės modifikacijos, tačiau joms patogeniniai, t. y. ligas sukeliantys, mikroorganizmai greičiau tampa atsparesni. Manoma, kad naujausiais antibiotikais galėtų būti tam tikros bakteriocinais vadinamos medžiagos, kurias išskiria mikroorganizmai. Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakulteto (VU GMF) Augalų fiziologijos ir mikrobiologijos katedros mokslininkai kaip tik ieško tokių mikroorganizmų, kurie išskiria panašias medžiagas, ir jas tiria.
Sveikiau ir saugiau
Kenksmingą mikroorganizmų poveikį buityje patiriame beveik visi, pavyzdžiui, kai susergame, nes dažniausiai ligų sukėlėjas yra mikroorganizmai. Kita vertus, yra labai naudingų žmogui mikroorganizmų. Mikroorganizmai naudojami ir įvairiausiems vaistams gaminti, pavyzdžiui, Lietuvoje mikroorganizmų pagrindu gaminami vaistai tokioms baisioms ligoms kaip vėžys gydyti.
„Sunku net įsivaizduoti, kokios yra mikroorganizmų galimybės, ką jie sugeba suardyti ir panaudoti sau kaip mitybinę medžiagą, - kalbėjo Augalų fiziologijos ir mikrobiologijos katedros vedėjas D.Čitavičius. - Tiek molekulinė mikrobiologija, tiek genetika kaip tik ir padeda priversti juos kuo aktyviau tai daryti žmonių naudai.“
Pasak VU GMF Augalų fiziologijos ir mikrobiologijos katedros docentės dr. Lilijos Kalėdienės, žmogaus gyvenamojoje aplinkoje nėra tokios srities, kurioje nebūtų aptinkama mikroorganizmų. Pramonė, žemės ūkis ar medicina - visos sritys vienaip ar kitaip yra susijusios su mikroorganizmais. Jų poveikis panaudojamas pažangioms technologijoms kurti.
Be mikroorganizmų tiesiog neapsieina maisto pramonė. Gaminant tokius produktus kaip fermentinis sūris, duona, alus, vynas ar raugintas pienas mikroorganizmų poveikis naudojamas įvairiausių junginių fermentacijai. Pramonės srityje, pavyzdžiui, gaminant popierių, chemines technologijas taip pat keičia biologiniai metodai.
„Jie gal nėra tokie spartūs, tačiau neką mažiau efektyvūs, - sakė pašnekovė. - Be to, žaliosios technologijos iš tikrųjų yra kur kas saugesnės, sveikesnės ir jų panaudojimas turi labai didelių perspektyvų.“
Mikroorganizmų fabrikėlis
Turi praeiti daug laiko, kol įvairios toksiškos ir aplinką teršiančios technologinės atliekos savaime suyra į sudedamąsias dalis, kurios nebėra kenksmingos. Mokslininkai ieško tokių mikroorganizmų, kurie pagreitintų šį procesą. Biodegradacija ir biokonversija yra viena iš Augalų fiziologijos ir mikrobiologijos katedros mokslinio darbo krypčių.
„Mikroorganizmo ląstelė, - kaip vaizdžiai pasakojo doc. L.Kalėdienė, - yra tarsi mažytis labai gerai funkcionuojantis fabrikas, galintis perdirbti bet ką, kas pakliūva į jo teritoriją. Metabolizmo grandžių konstravimas, kai, pavyzdžiui, iš vieno mikroorganizmo paimti tam tikri genai perkeliami į kitą, padeda tame „fabrikėlyje“ įrengti naujų, galingų, modernizuotų cechų.“
Metabolizmas yra cheminių reakcijų, vykstančių kiekvienoje ląstelėje, visuma, todėl ląstelė gali augti, daugintis, reaguoti į aplinką, judėti. Metabolizmas nulemia organizmo gyvenimo pobūdį, todėl, pavyzdžiui, vandenilio sulfidas žinduoliams yra mirtini nuodai, o kai kurioms bakterijoms - maisto medžiaga.
Aukštai temperatūrai atsparūs mikroorganizmai vadinami termofiliniais organizmais. Šiuo metu VU GMF mokslininkai yra aptikę mikroorganizmų, kurie auga esant 80 laipsnių temperatūrai. Tai yra optimalus jų augimas, o aukščiausia temperatūra, kokiai esant mikroorganizmai gyvuoja, siekia net 100-120 laipsnių karščio.
Mokslininkus domina tokie mikroorganizmai, nes jų fermentai yra atsparūs aukštai temperatūrai, todėl galima geriau panaudoti - jie ilgiau nei paprasti nesuyra esant normaliai temperatūrai.
L.Kalėdienė pateikė tokį gana paprastą pavyzdį. Skalbiant dažnai nepaisoma, į kokios temperatūros vandenį suberiami skalbikliai. Jie iš tikrųjų nėra veiklūs, jei vandens temperatūra yra labai aukšta. Kai skalbikliai turi termofilinių fermentų, vadinamų termozinais, galima geriau išskalbti esant aukštai vandens temperatūrai ir apskritai nereikia taip griežtai derinti temperatūros.
VU mokslininkai taip pat prisideda prie ekologinės žemdirbystės plėtojimo. Ieškoma mikroorganizmų, kurie sugebėtų didinti derlingumą ir kovoti su augalų ligomis ekologinėmis sąlygomis. Toks būdas būtų pažangesnis, nes, viena vertus, nebereikėtų purkšti įvairių chemikalų, o kita vertus, padarytų ekologinę žemdirbystę rentabilesnę. Ji būtų produktyvesnė ir kartu jos produkcija taptų pigesnė.
Prisimenant peniciliną
Jau tūkstantmečiais prieš Kristų žmonės žinojo apie labai mažus organizmus, kurie vienaip ar kitaip veikia sveikatą, maisto produktus. Mikrobiologijos mokslo atsiradimas siejamas pirmiausia su prancūzų mokslininko Louis Pasteuro ir vokiečių gydytojo Roberto Kocho darbais. Jie, kaip pasakojo pašnekovai, padėjo pagrindus klasikinei mikrobiologijai.
Didžiausią perversmą medicinos srityje sukėlė mikroorganizmų panaudojimas penicilinui išskirti. 1928 metais škotų biologas ir farmakologas Alexanderis Flemingas aptiko mikroorganizmą, kuris gamina peniciliną. Per Antrąjį pasaulinį karą šis atradimas padėjo išgelbėti labai daug gyvybių.
Molekulinės biologijos metodų atsiradimas leido žengti naujus žingsnius į molekulinę mikrobiologiją. Moksliniai tyrimai vyksta jau ne tik mikroorganizmo ląstelės, bet ir atskirų jos molekulių lygmeniu. Tikslas išlieka toks pat - padaryti mikroorganizmus naudingesnius žmogui arba bent žinoti, kaip geriau su jais kovoti. Mūsų laikais molekulinės mikrobiologijos raida itin sparti ir turbūt šioje mokslo šakoje kasmet įvyksta daugiausia pokyčių.
Tylėjimo kaina
„Buvo toks laikas, kai suplanuoji ką nors daryti, o po mėnesio ar dviejų bibliotekoje atsivertęs mokslinį žurnalą pamatai, kad jau yra padaryta. Lenktynės mokslo srityje nėra tolygios, - pripažino prof. D.Čitavičius. - Pasigirti, žinoma, turime kuo, tačiau tose lenktynėse mes kur kas ilgiau tylime prieš parašydami apie savo tyrimų rezultatus moksliniuose žurnaluose. Sąmoningai stengiamės ilgiau nepublikuoti savo duomenų. Tas tylėjimas, žinoma, ne visada pasitvirtina, būna, kad kas nors kitas anksčiau publikuoja tokius pat ar panašius tyrimų rezultatus, tačiau savo tyrimams laimime laiko.“
Greičiau pasiekti rezultatų anksčiau trukdė modernios įrangos stoka. Dabar per Europos struktūrinius fondus bazinė aparatūra įsigyta ir šiemet baigta komplektuoti. Kita didžiulė problema, pasak pašnekovo, yra žmonės. Lietuvoje galima ant rankų pirštų suskaičiuoti tuos mokslininkus, kurie dirba toje pat ar gretimose tyrimų srityse.
„Jaunesni išvažiuoja, vyresni yra tokio amžiaus, kad jau palieka mokslą, ir dabar Lietuvoje kritiškai trūksta mokslininkų, o kartu ir jaunų dėstytojų universitete, - sakė doc. L.Kalėdienė. - Iš užsienio sugrįžę mokslininkai patenka į netinkamą terpę, nes beveik nebėra jaunų, pajėgių mokslinių kolektyvų. Jie sąmoningai ar nesąmoningai mažinami ir nebėra moksliniams procesams reikalingos kritinės masės. Todėl reikėtų pirmiausia čia, Lietuvoje, mokslininkus remti, kad jų būtų užtektinai, kad jie galėtų bendrauti, dalytis idėjomis su kitais.“
Dėl švilpuko
Prof. D.Čitavičiaus įsitikinimu, jaunam žmogui, baigusiam universitetą, atlyginimas turėtų garantuoti normalų gyvenimą. Kitas dalykas, laboratorijose reikia modernios įrangos ir bent minimalaus kontingento mokslo žmonių, kurie dirba vienoje ar kitoje srityje.
Augalų fiziologijos ir mikrobiologijos katedroje šiuo metu dirba septyni mokslo daktarai, šeši doktorantai ir studentai. Ypač sėkmingai mokomosiomis ir mokslinėmis stažuotėmis užsienyje naudojasi magistrantai. Tačiau pašnekovai apgailestavo, kad trečiame kurse mikrobiologiją pasirinkusiems studentams, kol jie baigia doktorantūros studijas, atiduodami aštuoneri metai, padedama kilti, o galiausiai jie išvažiuoja į užsienį.
„Visas darbas dėl švilpuko, - juokavo prof. D.Čitavičius. - Štai įstojo viena studentė į doktorantūrą ir ją dabar baigia Airijoje. Kita baigė doktorantūrą ir išvyksta į Italiją. Trečia, pas mus baigusi doktorantūrą, dabar Amerikoje. Galima būtų ir toliau vardyti. Kaip toje pasakoje. Žmogus buvo pasiryžęs iš metalo gabalo nukalti kūjį, tačiau kalė kalė ir atskilo gabaliukas. Ką darys - iš mažesnio gabalo nukals kirvį. Kalė kalė ir vėl nuskilo metalo gabaliukas. Dabar jau nukals plaktuką. Kai vėl nuskilo gabaliukas, žmogus ir sako, kad švilpukas turbūt išeis. Tai va - dirbi dirbi, ir išeina švilpukas.“
Geobacillus lituanus
Vis dėlto Augalų fiziologijos ir mikrobiologijos katedra turi kuo didžiuotis mokslinių tyrimų srityje. Mokslininkams pavyko aptikti unikalius iki šiol pasaulyje neaprašytus mikroorganizmus, ištirti ir aprašyti iki šiol neištirtas mikroorganizmų savybes.
Neseniai vienas prestižinis mokslo žurnalas pranešė, kad vilniečių publikuotas darbas apie termofilinius mikroorganizmus, kurie skaldo naftos angliavandenilius, sudomino mokslo pasaulį, todėl prašoma kuo skubiau atsiųsti dar vieną straipsnį, kuriame medžiaga būtų papildyta. Vilniečiai aptiko naują termofilinių bakterijų metabolizmo tipą, t. y. išskyrė fermentus, kurie iki šiol nebuvo žinomi termofiliniuose mikroorganizmuose.
Tokių straipsnių prestižiniuose mokslo žurnaluose vilniečiai publikuoja ir daugiau. Pavyzdžiui, 2004 metais vilniečių mokslininkų pirmą kartą pasaulyje aptikta ir apibūdinta bakterijų rūšis dabar ir vadinama Geobacillus lituanicus. Ji pasižymi labai specifinėmis metabolizmo ypatybėmis, kurios gali būti panaudotos, pavyzdžiui, ir fermentams išskirti.
Milda Kniežaitė
