Rewolucyjne odkrycie młodego Polaka. Może mieć kluczowy wpływ na przyszłość planety

• Według badań, ok. 97 proc. raf koralowych na świecie doświadczyło śmiertelnej choroby, jaką jest blaknięcie, w tym aż 60 proc. w stopniu nieodwracalnym. Raport Międzynarodowej Unii Ochrony Przyrody (IUCN) wskazuje, że Wielka Rafa Koralowa na Karaibach może zniknąć w ciągu najbliższych 20 lat.
• Okazuje się, że oprócz zmian klimatycznych, na obumieranie koralowców wpływ ma syntetyczny składnik kremów z filtrem UV, oksybenzon, który nierzadko stanowi aż 10 proc. zawartości preparatów. Z badań wynika, że rocznie około 14 tys. ton kremów przeciwsłonecznych trafia do oceanów.
• Aktualnie trwają badania nad nowo odkrytą naturalną substancją, która zapobiega szkodliwemu działaniu promieniowania UV i w przyszłości może zastąpić oksybenzon w produktach przeciwsłonecznych.
• Substancję odkrył i przebadał polski naukowiec, 29-letni Michał Styczyński, doktorant w Zakładzie Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej na Uniwersytecie Warszawskim.

Damian Nowicki, Wirtualna Polska: Jak dokonałeś tego potencjalnie rewolucyjnego odkrycia, które może pomóc uratować rafy koralowe?

Michał Styczyński, doktorant w zakładzie Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej na UW: Od 2017 roku w ramach doktoratu prowadzę badania nad zimnolubnymi bakteriami ekstremalnymi, które występują w środowisku naturalnym w rejonie Antarktyki. Region charakteryzuje się bardzo niskimi temperaturami, dochodzącymi do -90 st. C, wysoką ekspozycją na promieniowanie UV, niską dostępnością substancji odżywczych, a także obecnością silnie zasolonych zbiorników wodnych. Organizmy występujące w tak skrajnych warunkach musiały wykształcić szereg cech adaptacyjnych umożliwiających im przeżycie.

Czy te cechy to wynik działania tzw. metabolitów wtórnych, które stały się kluczowe dla twojego odkrycia?

Tak, to związki chemiczne wytwarzane m.in. przez bakterie. Nie są one niezbędne do wzrostu lub rozmnażania organizmów, ale są wytwarzane w celu nadania im odpowiedniej korzyści, np. ochrony przed zamarzaniem. Na podstawie wcześniejszych badań metabolitów wtórnych odkryłem, że pod wpływem odpowiedniego stresu środowiskowego, te bakterie wytwarzają substancję z grupy melanin. Ze względu na swoją specyficzną strukturę posiadają właściwości przeciwutleniające oraz zapobiegają szkodliwemu działaniu promieniowania UV.

Czy musiałeś pojechać na Antarktydę po te bakterie?

Nie, nie byłem na wyspie Króla Jerzego. Ekspedycja naukowa miała miejsce w 2012 roku i to wówczas pobrano próbki, z których skorzystałem. Bakterie z tego okresu badałem przede wszystkim na Wydziale Biologii UW.

I co dokładnie odkryłeś?

Odkryłem substancję, która może być wykorzystywana jako skuteczny, naturalny filtr promieniowania UV. Z badań wynika, że syntetyczne składniki chemiczne wykorzystywane w masowej produkcji kremów z filtrem UV — najbardziej oksybenzon — mają negatywny wpływ na koralowce. Moje badania okazały się na tyle ciekawe i rokujące, że mój promotor zaufał mi i dał dużo swobody do pracy. 

Czym jest ten oksybenzon i dlaczego jest taki straszny?

Oksybenzon lub benzofenon-3 to związek syntetyczny absorbujący promienie UV, który występuje w wielu kremach do opalania. Z badań wynika, że ta substancja stosowana przyczynia się do wymierania raf koralowych.

Z tego, co przeczytałem w internecie, blaknięcie koralowców to "obumieranie parzydełkowców (raf koralowych) na skutek utraty symbiozy z glonami. Dzieje się tak na skutek stresu oksydacyjnego wywołanego ociepleniem wód oraz zanieczyszczeniami. Prowadzi to do trwałego uszczerbku na morskim ekosystemie". Jeżeli miałbyś przetłumaczyć to na "zwykły" język, to jak by to brzmiało?

To ciąg przyczynowo-skutkowy. Jeśli wymrą rafy koralowe, to wyginą tysiące innych gatunków morskiego ekosystemu, które pociągną za sobą kolejne, aż finalnie dojdzie do nas. To jeden wielki system naczyń połączonych.

To może inaczej. Co jest gorsze dla rafy koralowej: okazjonalny wyciek milionów galonów ropy z tankowca czy przemysł od dekad wykorzystujący oksybenzon w produktach kosmetycznych?

Gdy dojdzie do takiej katastrofy ekologicznej jak wyciek tankowca, skażenia osiągają globalną skalę, a wymarciu ulegają nie tylko koralowce, ale i tysiące innych gatunków zarówno morskich, jak i lądowych. Chociaż póki co nie ma porównania z katastrofą ekologiczną, należy pamiętać, że rocznie około 14 tys. ton kremów przeciwsłonecznych — z których niektóre zawierają aż 10 proc. oksybenzonu — jest uwalnianych w obszary raf koralowych. Ciężko porównać, co jest jednoznacznie gorsze dla raf koralowych, wszystkie te zjawiska są po prostu złe dla środowiska. 

Ile trwał cały proces dochodzenia do odkrycia, które ma szansę zastąpić ten oksybenzon?

Cały proces zaczął się w momencie, kiedy dostałem się na doktorat. Badając inne metabolity antarktycznych bakterii, stopniowo dochodziłem do odkrycia tego związku z grupy melanin. Hodowane przeze mnie bakterie wytwarzają związki z grupy melanin w bardzo specyficznych warunkach. Można tu mówić o serii szczęśliwych zdarzeń, które doprowadziły do otrzymania tego związku.

Co było dla ciebie najtrudniejsze w ciągu tego okresu badań? 

Tak naprawdę pandemia. Przełomowe badania zsynchronizowały się z jej początkiem, co na starcie utrudniło sprawę. Najpierw musiałem wrócić z mojego stażu naukowego w Berlinie, po którym czekała mnie kwarantanna. Potem było wielomiesięczne zamknięcie UW ze względów bezpieczeństwa epidemiologicznego. To praktycznie na pewien okres zatrzymało wszystkie badania.

Jak wyglądał moment, gdy już wiedziałeś, że odkryta przez ciebie substancja działa i można ją "pokazać światu"?

Pewien sceptycyzm i pokora do badań są zawsze potrzebne w procesie naukowym, dlatego na pewno nikt nie krzyknął "Eureka!" (śmiech). Probówką i wynikami podzieliłem się najpierw z moim promotorem i grupą badawczą. Oprócz faktu, że substancja działa, najważniejszą rzeczą było to, że jestem w stanie otrzymać jakąś jej wymierną, naoczną ilość. Na samym początku nie miałem pojęcia, z czym mam do czynienia. Najważniejsza była wstępna identyfikacja związku, a następnie dopiero jego aktywność. Wstępne badania pozwoliły mi stwierdzić, że pochodzi ona z grupy melanin. Właśnie ten fakt wzbudził największe zainteresowanie u mnie oraz mojego promotora, co przełożyło się na dalsze, bardziej szczegółowe analizy. 

Co dalej z twoim odkryciem? Jak wygląda proces od ostatniego papierka lakmusowego po neutralne środowiskowo kremy stojące na półkach w drogeriach?

Na pewno to wszystko wymaga jeszcze solidnego "dobadania", ponieważ lubię mieć wszystko czarno na białym. Pewną naturalną drogą większości odkryć jest ich komercjalizacja. Z tego powodu powstała spółka spin-off przy Uniwersytecie Warszawskim o nazwie Biotemist. Jej misją jest tworzenie pomostu między światem nauki a praktycznym zastosowaniem uzyskanych bioproduktów.

Przyjmijmy czarny scenariusz, że z technologicznego punktu widzenia twoje odkrycie będzie zwyczajnie za drogie czy zbyt skomplikowane, aby zostało wdrożone do masowej produkcji. Czy gdzieś jeszcze będzie można to wykorzystać?

W ciągu ostatnich prawie pięciu lat przebadałem całkiem dużo metabolitów, którymi głównie zajmuję się w swojej pracy. W przypadku niepowodzenia na danym etapie należy znaleźć przyczynę i to naprawić. Niemniej posiadam też technologie pozyskiwania innych metabolitów, więc zawsze można próbować innych rzeczy. Dodatkowo zajmuję się bakteriami i ich zastosowaniem w środowisku, więc zakres działalności jest naprawdę duży, na przykład w rolnictwie.

A propos: w innym wywiadzie powiedziałeś, że "bakterie wytwarzają liczne metabolity wtórne, które można więc wykorzystać do zwiększania jakości i biomasy roślin uprawnych, chronić je przed chorobami, a także redukować ilość stosowanych nawozów chemicznych". Czy to oznacza, że zimnolubne bakterie ekstremalne są przyszłością rolnictwa, a więc i ludzkości?

Mam nadzieję, że są! Posiadamy już na uczelni nawet odpowiednie wnioski patentowe, jeżeli chodzi o wykorzystanie bakterii antarktycznych w procesie stymulowania wzrostu roślin. Jest to o tyle ciekawa sprawa, że są one aktywne wtedy, gdy bakterie powszechnie występujące w naszym klimacie mają ograniczone działanie. Dzięki temu mogą np. hamować działanie patogennych grzybów wczesną wiosną. Oczywiście bakterie te są bezpieczne dla ludzi i środowiska.

Wyobraź sobie, że jest czerwiec 2027 roku. W zwykłej drogerii w centrum Warszawy znajdujesz krem przeciwsłoneczny reklamowany jako neutralny dla środowiska, a szczególnie eco-friendly dla rafy koralowej. Na etykiecie z tyłu wypisano czarno na białym pełny skład, w którym znajduje się twoja substancja. Co czujesz?

Myślę, że na pewno byłoby mi miło, gdybym zobaczył na rynku produkt zawierający substancje, które sam przebadałem i wiem, że są bezpieczne dla środowiska. Przede wszystkim jednak czułbym się spełniony, że do masowej produkcji trafił związek naturalny, bezpieczny i jest stosowany na większą skalę. Wiem też, że droga do tego punktu jest realna, ale też niełatwa.

Napisz do autora: Damian.Nowicki@grupawp.pl