Predstavništva CIPRE

Osebna orodja

  Iskalni filter  

Novice

»Živimo v svetu mikroorganizmov«

26.08.2021
Ledenike obarvajo rdeče, gorskemu siru dajejo značilno aromo – raznolikost mikroorganizmov je tista, ki omogoča življenja vseh nas, pravi mikrobioog Heribert Insam, v mislih pa ima bodoče alpsko znanstveno središče, posvečeno raziskovanju najmanjših živih bitij.
Image caption:
Heribert Insam pojasnjuje vpliv snežnih alg in anaerobnih gliv na življenje v Alpah. © Carlos Blanchard

Gospod Insam, na kaj najprej pomislite, ko beseda teče o življenju v Alpah?

Kot mikrobiologu in turnemu smučarju mi najprej pride na misel Clamydomonas nivalis, snežna alga, ki v pomladnih mesecih, ko sončno sevanje postane močno, ledenike in snežna polja nenadoma obarva rdeče. Marsikdo pomisli na saharski prah, a najpogosteje je dejansko na delu omenjena alga. Zelo hitro se širi in nam daje vtis, kako živa so lahko snežna polja. Pričakovali bi, da v zamrznjeni vodi ni življenja, a ti organizmi lahko živijo na snežni površini.

Kako pa mikroorganizmom sploh uspe preživeti v takem okolju?

Zelo pomembno je, da preživijo obdobje zamrznitve oziroma odtalitve, pri čemer je slednje še posebno velika težava. Ledeni kristali, ki so v celicah, lahko celico ali celično membrano poškodujejo. Zaradi tega tokov protonov ni mogoče več nadzorovati in celice odmrejo. Organizmi, ki preživijo zamrznitev in odtalitev, imajo prav posebne varnostne mehanizme, da lahko to uspešno prestanejo. Sem spadajo tudi tako imenovani trajni stadiji, npr. spore.

Vsi ne vedo, kaj sploh so mikroorganizmi. Lahko to na kratko pojasnite?

V našem inštitutu razumemo pod mikroorganizmi predvsem bakterije in glive, tu so še arheje. To so prav tako enocelični mikroorganizmi, včasih so jim rekli prabakterije. Videti so kot bakterije, vendar to niso. Arheje imajo še zlasti rade globokomorske habitate, kjer lahko preživijo temperature tudi do 120 stopinj Celzija. Obstajajo pa tudi take, ki so hladnoljubne, torej psihrofilne. In te najdemo tudi v višjih predelih Alp.

Zakaj ste se začeli ukvarjati z raziskovanjem mikroorganizmov?

Pravzaprav sem najprej študiral botaniko in že začel pripravljati doktorsko nalogo, ko je zaradi napada škodljivcev propadlo vseh tri tisoč klonov smreke, ki raste v višjih legah. V  kratkem času tega ni bilo mogoče nadomestiti, a povsem po naključju se mi je ponudila priložnost za sodelovanje v raziskovalnem projektu na področju rekultivacije smučišč. Takrat smo preizkušali odpadni produkt farmacevtske industrije: mikroorganizme. To so bile glive, ki so jih uporabljali v proizvodnji antibiotikov. Preizkušali smo jih kot gnojilo in jih izboljševali s številnimi poskusi v laboratoriju in na terenu. Takrat smo se povzpeli na skoraj 3.000 m. n. v., da bi z njimi ozelenili smučišča. Čez nekaj dni so se tla res utrdila in sorazmerno počasi rastoče trave so lahko pognale korenine, ki so zmanjšale erozijo.

Raznolikost mikroorganizmov me že od nekdaj vedno znova navdušuje, saj omogoča življenje vseh nas. Če ne bi bilo mikroorganizmov, ne bi bilo snovnih ciklov in življenje bi prej ali slej ugasnilo. Navsezadnje izhajajo iz njih vse višje oblike živih bitij in s tem tudi mi sami, kot višje razvite simbioze med mikroorganizmi, prvimi prebivalci našega planeta. 

Ali so po vašem mnenju mikroorganizmi tudi virusi, kot je SARS-CoV-2?

V znanosti je o tem dejansko mogoče zaslediti deljena mnenja: nekateri trdijo, da gre za molekulo, drugi pravijo, da gre za živo bitje. Če preučujemo bakterije ali glive, se bolj težko izognemo preučevanju virusov. Ko gre za koronavirus, smo na inštitutu izkoristili priložnost in začeli velik projekt, v katerem spremljamo koronavirus v odpadnih vodah. Raziskujemo pojavljanje koronavirusa v dotokih na čistilne naprave, saj lahko tako zelo jasno zaznamo, kdaj in kje se bo pojavil nov skupek okužb. 

Pri enem od švicarskih raziskovalnih projektov so v permafrostu in ledeniškem ledu našli doslej neznane mikroorganizme. Kaj pa se bo zgodilo, če bo zaradi taljenja ledenikov prišlo do sproščanja teh mikroorganizmov?

Sam se teh neznanih mikroorganizmov ne bi bal. Ti so se že v preteklosti vedno sproščali ob taljenju ledenikov, verjetno jih bomo našli tudi v drugih habitatih. V takem primeru bi se prej počutil sproščeno. Živimo namreč v svetu mikroorganizmov in naš imunski sistem je praviloma sposoben spoprijeti se z njimi. Seveda nam mikroorganizmi, ki so se nenadoma sprostili v starih ledeniških plasteh, pripovedujejo zgodbe. Iz teh lahko sklepamo o obstoju prejšnjih rastlinskih združb ali pa o tem, katere živali so morda nekdaj živele v tem okolju. Znanstveniki smo na tem področju šele na začetku. 

Med drugim je vaše področje dela gospodarjenje z mikrobnimi viri, torej s tem, kako koristno uporabljati mikroorganizme. Za kakšne namene?

Denimo pri proizvodnji bioplina. Bioplin lahko proizvajamo iz najrazličnejših odpadkov: iz kuhinjskih odpadkov, iz odpadkov kmetijske industrije, kot so ostanki slame, tudi koruze. Bakterije in glive predelajo lignocelulozo v sladkorje in organske kisline, arheje pa jih pretvarjajo v biometan. Prvi korak razgrajevanja celuloznih molekul se imenuje hidroliza. Le maloštevilni organizmi so ta proces sposobni izpeljati brez kisika, npr. anaerobne glive. To poskušamo zdaj uveljavitvi v obratih za proizvodnjo bioplina. V naravnem okolju najdemo anaerobne glive v črevesu prežvekovalcev in tako je tudi v Alpah. Še zlasti velike količine voluminozne hrane, kot sta slama ali seno, pojedo živali, ki živijo visoko v hribih: kozorogi, gamsi, tudi različne ptice, ki imajo v svojem črevesu take anaerobne glive, ki jih poskušamo kultivirati tako, da bodo lahko svoje delo opravljale tudi v obratih za proizvodnjo bioplina. 

Z mikroorganizmi se proizvajajo tudi živila, npr. sir. Katero vlogo imajo pri tem mikroorganizmi?

Mikroorganizmi predelujejo mlečni sladkor v mlečno kislino, kar je prva pomembna faza v proizvodnji sira. Poleg tega v sir vnašajo aromatične snovi. Glede na lokacijo sirarne se spreminjajo tudi mikrobni konzorciji. Tako je, denimo, ementalski sir s svojimi velikimi okroglimi luknjami tista vrsta sira, pri katerem propionske bakterije pripomorejo k tvorbi metana in razvoju arome. Kakovost sira je v veliki meri odvisna tudi od tega, s čim so se pred tem prehranjevale krave ali ovce, saj se s tem spreminja mikrobiota mleka. Poleg tega je tudi pomembno, kje poteka zorenje sira, saj je vpliv okolja zelo močan. 

S primeri, kot je omenjeni, lahko tudi laiki zelo dobro razumemo, kaj vse zmorejo mikroorganizmi. Eden izmed vaših projektov se osredotoča na posredovanje znanja, nekakšen živalski vrt za mikroorganizme. Kako je sploh nastala ta ideja?

Pred kakšnimi štirimi leti sem v Amsterdamu obiskal novoustanovljeno Mikropio, razstavo mikroorganizmov, ki je del amsterdamskega živalskega vrta. Povsem me je navdušila, tudi z vidika estetike, ki je tam opazna, in pomislil sem, kako lepo bi bilo nekaj takega imeti tudi v Innsbrucku, seveda v tesnejši povezavi z Alpami. V biologiji so tri ključne discipline: botaniko, zoologijo in mikrobiologijo. Razmišljal sem takole: botaniki imajo v Innsbrucku botanični vrt, zoologi alpski živalski vrt, torej potrebujemo še nekaj za mikrobiologe. Idejo sem razpredal še naprej in poskušal za njo navdušiti tudi svoje kolege in kolegice. V Amsterdamu smo skupaj obiskali Mikropio in že začeli kovati načrte, kako bi to izpeljali doma. Za Mikrobalpino oziroma MicroMondo, tak je delovni naslov, že imamo natančen časovni načrt, zdaj pa poskušamo projekt dokončati skupaj z avstrijskim podjetjem Hollu iz Zirla/A, ki razvija sisteme čiščenja za vsa področja čiščenja in higiene, pri svojem delovanju pa upošteva cilje trajnostnega razvoja OZN (sustainable development goals). Vse to se med seboj lepo ujema in upamo, da bomo v novi stavbi, ki jo bo podjetje zgradilo leta 2022, našli prostor tudi za naša najmanjša živa bitja. 

Na prvi pogled ljudje nimamo prav veliko skupnega z mikroorganizmi, pa vendar: kaj bi se lahko kljub temu naučili od teh najmanjših živih bitij?

Gledano z znanstvenega vidika, je diverziteta tista, ki povečuje rezilientnost. Kar pomeni, da raznolikost mikroorganizmov mikrobnim združbam omogoča, da se bolje odzovejo na nove izzive. Tu bi se lahko marsičesa naučili tudi ljudje.

Poznavalec najmanjših živih bitij

Heribert Insam je vodja delovne skupine za upravljanje z mikrobnimi viri na Univerzi v Innsbrucku v Avstriji. V sklopu svojega raziskovalnega dela preučuje mikrobno ekologijo, mikrobiologijo tal, mikrobiološke možnosti čiščenja odpadnih voda in splošno okoljsko biotehnologijo. Eden izmed njegovih projektov je tudi ustanovitev znanstvenega središča, katerega naloga bo skrb za prepoznavnost s prostim očesom nevidnega sveta najmanjših živih bitij in poljudno predstavljanje problematike mikroorganizmov in njihovega pomena za življenje na alpskem območju Alp in zunaj njega. 

www.mikrobalpina.org