Mycosmo

V okviru Infrastrukturnega centra Mycosmo potekajo raziskave ekstremofilnih adaptacij mikroorganizmov na ravni prilagoditev na izjemno slane pogoje, na izjemno hladne pogoje in na druge stresne pogoje.

Klimatske spremembe, obremenjevanje okolja s sevanji in visokimi koncentracijami nanodelcev ter ekstremne fizikalno-kemijske razmere (visoka ali nizka temperatura, povišane koncentracije soli, visoki hidrostatski pritiski, skrajne vrednosti pH itd.) ustvarjajo ekstremobiosfero, del katere so (mikro)organizmi, ki so se bili med evolucijo sposobni uspešno prilagoditi na življenje v skrajnostnih okoljih. Takšne (mikro)organizme imenujemo ekstremofili. Zanimivi so s stališča biodiverzitete, prilagoditev in zaradi možnih biotehnoloških aplikacij. Raziskave ekstremofilnih mikroorganizmov so se v Evropi začele intenzivno odvijati v zadnjih petnajstih letih. Raziskave potekajo tako na ravni ekologije ekstremnih okolij, kot tudi na ravni proučevanja modelnih ekstremofilnih mikroorganizmov.

Ekološka raven raziskav obsega izolacijo, identifikacijo in opis morebitnih novih vrst, filogenetsko uvrstitev le-teh in populacijske študije. Preučevanja na ravni modelnih organizmov pa obsegajo raziskave biokemijskih, fizioloških in molekularnih mehanizmov, ki omogočajo življenje v skrajnostnih pogojih.

Zaradi združevanja temeljnih in aplikativnih vidikov, kot tudi zaradi ekologije samih skrajnostnih okolij, ki predstavljajo redke še neraziskane niše na planetu, so tovrstne raziskave zanimive tudi za širšo javnost in popularizacijo znanosti.

Eno najstarejših skrajnostnih okolij na planetu so izjemno slana področja, ki jih naseljujejo halofilni mikroorganizmi. Do odkritja halofilnih gliv v Sečoveljskih solinah, ki so bile kasneje odkrite tudi v drugih slanih okoljih po svetu, je veljalo prepričanje, da izjemno slana okolja naseljujejo samo prokariontske bakterije in arheje. Prav raziskave halofilnih gliv pa so odprle področje preučevanja evkariontskih ekstremofilov. Ker so ti višjim organizmom mnogo bolj sorodni in podobni kot prokarionti, izsledki takšnih raziskav omogočajo bolj neposredno uporabo in prenos temeljnega znanja npr. na rastline, ki naseljujejo slana tla. Prekomerno zasoljevanje tal zaradi namakanja namreč močno ogroža poljedelstvo zlasti v Sredozemlju, Avstraliji, Pakistanu, Izraelu in Kaliforniji ter predstavlja zaskrbljujočo produkcijsko obremenitev. Najcenejša rešitev pri pridelavi kmetijsko pomembnih rastlin v okolju s povišano slanostjo je povečanje endogene odpornosti rastlin na slanost (halotolerance) s transgenimi postopki. Razumevanje mehanizmov, ki organizmom omogočajo prilagoditev na ekstremno življenjsko okolje torej pomaga pri razumevanju in

reševanju problemov, ki so povezani s posledicami človekovih posegov v okolje in s podnebnimi spremembami.

Molekularne raziskave adaptacij na ekstremne pogoje

V okviru IC Mycosmo potekajo molekularne raziskave ekstremofilnih modelnih evkariontskih mikroorganizmov.

Ekstremofilni mikroorganizmi predstavljajo edinstvene fiziološke in molekularne modele za raziskave adaptacij na ekstremne pogoje. V ta namen so bile uvedene različne molekularne tehnike, kot so analiza diferencialnega izražanja genov in izdelava transgenih konstruktov. Molekularne raziskave prilagoditev so v letu 2010 pripeljale do prve določitve zaporedja nukleinskih kislin celotnega genoma višjega organizma (kvasovke) na slovenskih tleh, v letu 2011 pa je sledilo še pet drugih podobnih projektov.

Preučevanje genomov ekstremofilnih gliv in diseminacija podatkov/znanja

Na področju genomike in transkriptomike predstavlja IC Mycosmo pomemben center z edinstvenim znanjem na področju halotolerantnih/halofilnih gliv. Poleg tega, da je na državni ravni s pomočjo sekveniranja druge generacije (next generation sequencing) prvi pridobil genomska zaporedja evkariontskih organizmov, so pridobljeni podatki posebnost tudi v svetovnem merilu, saj so to prvi genomski podatki katerihkoli halofilnih/ekstremno halotolerantnih gliv na svetu. Ta spoznanja imajo uporabno vrednost pri prizadevanjih, da bi povečali toleranco na stres pri ekonomsko pomembnih vrstah (npr. poljščinah ali industrijskih mikroorganizmih), kar pomeni bistven premik k reševanju težav kmetijstva in na biotehnologiji temelječega gospodarstva.