Te rośliny nas nakarmią i dzięki nim polecimy samolotem. Naukowcy z UMK prowadzą innowacyjne badania
Stresują rośliny i infekują je patogenami, bo chcą oszukać naturę. Dr hab. Krzysztof Zienkiewicz, prof. UMK i dr hab. Agnieszka Zienkiewicz, prof. UMK przez ponad 12 lat zbierali doświadczenia w ośrodkach naukowych na całym świecie. Teraz mają 10 mln złotych z Narodowego Centrum Nauki na to, by wycisnąć z roślin tyle tłuszczu, ile nikomu w świecie się jeszcze nie udało.
Tłuszcz alg hodowanych w oceanach albo… w ściekach. Rośliny, których nasiona będziemy zjadać, a z liści i łodyg robić biopaliwa. Co to za pomysły?
Agnieszka Zienkiewicz: Na czasie. Ludzi wciąż przybywa, a ziemi uprawnej mamy coraz mniej, zwłaszcza biorąc pod uwagę zmiany klimatyczne. Od lat szukam odpowiedzi na pytanie: jak skłonić rośliny do produkowania tłuszczy w liściach i łodygach, nie tylko w nasionach – tak jak dzieje się to w naturalnych warunkach w trakcie rozwoju rośliny. To trochę tak jakbyśmy chcieli oszukać naturę. Normalne jest dla nas to, że z nasion produkujemy żywność czy paszę dla zwierząt, ale pozostałą część zbóż można byłoby wykorzystać efektywniej niż robimy to teraz – właśnie do produkcji biopaliw, o ile uda nam się stworzyć roślinę transgeniczną, która produkowałaby tłuszcz także w innych niż nasiona częściach. Wymaga to zabawy genami. Produkujemy oleje z rzepaku – nic w tym zaskakującego, ale kiedy mowa o produkowaniu biopaliw z nasion, czasem podnoszony jest argument, że w wielu miejscach świata panuje głód, więc z roślin powinno się produkować przede wszystkim żywność, zwłaszcza, że mamy dostęp do konwencjonalnych paliw. Nasze założenie znosi ten argument, bo z plonów chcemy wycisnąć ile się da. Zresztą trzeba też pamiętać, że złoża paliw kopalnych kiedyś się wyczerpią.
Krzysztof Zienkiewicz: Biopaliwa nie mają dobrej prasy także dlatego, że lobby paliwowe ciągle ma wielkie pieniądze, idą za nimi wielkie wpływy. Produkcja biopaliw z alg jest jeszcze stosunkowo droga. Zapotrzebowanie na nie nie jest z kolei tak duże, jak byśmy mogli sobie wyobrazić, m.in. dlatego, że na popularności zyskały silniki elektryczne, ale te sprawdzą się prawdopodobnie tylko w autach osobowych. Co z autami ciężarowymi, co z transportem lotniczym, co z przemysłem? Tu jest miejsce dla biopaliw, m.in. z alg. Wielkie hodowle alg można prowadzić w oceanach, ale i na terenach pustynnych (potrzebują do wzrostu słońca i słonej wody) – fermy alg na pustyniach zakładają już takie kraje jak USA, Indie, Izrael czy Chiny. Pamiętając o kurczących się zasobach słodkiej wody na świecie, racjonalnie jest wybierać oceany, albo korzystać z wody ściekowej. Algi dużo łatwiej jest zmusić do wzmożonej produkcji wysokiej jakości tłuszczów omega 3 niż rośliny lądowe. Robią to, gdy się stresują.
Co stresuje algi?
KZ: Wystarczy przez trzy dni nie dostarczać im azotu, a są pełne tłuszczów w środku. Hodowle komórkowe mają po kilkaset litrów, jesteśmy w stanie wycisnąć z alg naprawdę mnóstwo tłuszczów, będących idealnymi trójglicerydami, czyli czystym surowcem do wytwarzania biopaliw.
A jak wyglądają prace nad stworzeniem rośliny transgenicznej, która będzie produkowała tłuszcz w liściach i łodygach – rośliny lądowe też trzeba zestresować?
AZ: To bardziej skomplikowane, bo i budowa tych roślin jest bardziej złożona. Chcemy doprowadzić do nadekspresji genów odpowiedzialnych za produkcję tłuszczy w np. liściach. Jeśli w warunkach laboratoryjnych nie dostarczymy roślinom określonych składników, nie uzyskamy tego efektu, a raczej doprowadzimy do obumarcia rośliny czy jej nadwątlenia. Kiedy pracowaliśmy w USA, zajmowałam się tym tematem, część danych jest już opublikowanych. Wciąż szukamy nowych rozwiązań i tym też będziemy się zajmować z zespołem, jaki powołujemy w Toruniu. Pracuję obecnie na rzodkiewniku pospolitym (modelowa roślina dwuliścienna) i kłosownicy dwukłoskowej (to rodzaj niskiej trawy). Obie te rośliny łatwo uprawia się w laboratoriach, opisano już ich sekwencje genomowe, co ułatwia pracę.
A więc w Toruniu może powstać pierwsza na świecie roślina, która nas nakarmi i dzięki której polecimy samolotem.
AZ: Tego byśmy chcieli. Otrzymaliśmy cztery granty z Narodowego Centrum Nauki na łączną kwotę około 10 mln zł na pięć lat. 3,99 mln zł przyznano na realizację projektu NCN Sonata Bis 9 „Jak zatrzymać tłuszcze w liściach? Rozszyfrowanie zależności pomiędzy akumulacją a degradacją tłuszczów podczas starzenia się liści”. Pozostałe projekty grantowe także są poświęcone syntezie lipidów w roślinach. Stworzymy zespół złożony z naukowców z różnych krajów: mamy jedną doktorantkę z Polski, dwóch doktorantów z Indii, jedną osobę z Tajlandii, a w lutym dołączy do nas osoba kończąca uniwersytet w belgijskim Gent, ale pochodząca z Afryki. Językiem obowiązkowym będzie angielski.
Jesteśmy bardzo pozytywnie zaskoczeni finansowaniem nauki w Polsce: stawia się na naukowców o międzynarodowym doświadczeniu, na innowacyjne, odważne pomysły, sam proces przyznawania pieniędzy na badania z Narodowego Centrum Nauki jest przejrzysty, a poziom finansowania – już niemal zachodni.
KZ: Przez lata obserwowaliśmy różne modele pracy w ośrodkach badawczych na świecie. Z każdego wzięliśmy to, co - naszym zdaniem – najlepsze: hiszpańską otwartość, swobodę, amerykańską wolność, kreatywność, współpracę, niemiecką transparentność i sumienność. I w oparciu o te zasady chcemy budować nasz zespół. A język? Świetnie, gdy młodzi naukowcy oswoją się z nim, to otworzy im wiele ścieżek na naukowej drodze. Naukowe podróże i praca z osobami z różnych kultur wiele nas nauczyła, nie tylko zawodowo, ale i życiowo. Chcielibyśmy dać taką szansę też naszym doktorantom.
Wyjechali państwo do Hiszpanii tuż po doktoracie, na rok. Wróciliście po 12 latach i to nie z Hiszpanii, a z Niemiec.
AZ: W Granadzie, zdobywaliśmy nasze pierwsze doświadczenia w zagranicznym ośrodku. To był zresztą nasz pierwszy zagraniczny wyjazd w życiu. Te emocje! Byliśmy młodzi, pełni obaw, ale też energii i ochoty na poznawanie międzynarodowego świata nauki. Do tego Granada: wspaniała. Morze, góry, cudowna pogoda. Fantastyczni ludzie. Trafiliśmy do zespołu, którym kierowała prof. Maria Isabel Rodriguez-Garcia. „Dzień dobry, pani profesor” – przywitaliśmy się. Była oburzona. Jak to „pani profesor? Jestem Maribelell”. Do dziś utrzymujemy z nią kontakt. Mówimy o niej: nasza naukowa babcia. W Granadzie poznaliśmy inny sposób pracy na uczelni: bardziej swobodny. Czuliśmy się jak na wakacjach: ciężko pracowaliśmy, ale też szybko wpasowaliśmy się w Hiszpański balans między pracą a odpoczynkiem. Mieliśmy czas na bycie kreatywnymi, od początku pokazano nam, że nie ma się czego bać, nie ma się kogo krępować: trzeba pytać, sugerować, mówić o swoich pomysłach.
KZ: Wydaje się, że to niewiele: pomijać tytuły naukowe w rozmowie z szefem. Hiszpanie zupełnie z nich rezygnują, w Polsce, ale jeszcze bardziej w Niemczech, przykłada się wagę do hierarchii obowiązującej na uczelni. W naszym zespole przechodzimy z doktorantami na „ty”, bo to pierwszy znak partnerskiego podejścia do zespołu. Dużo łatwiej jest podjąć dyskusję z szefem, któremu mówimy po imieniu, łatwiej znaleźć odwagę, by powiedzieć mu: nie zgadzam się, ja bym to zrobił inaczej. Tak działa to w Hiszpanii, a wyraźniej jeszcze tę otwartość widać w Stanach Zjednoczonych. Pojechaliśmy tam po sześciu latach pracy w Hiszpanii, gdzie mieliśmy spędzić rok. Wyjechaliśmy, gdy rozpoczął się kryzys w strefie euro i tamtejszy rząd już nie tak chętnie przekazywał pieniądze na duże projekty naukowe. Chcieliśmy pracować z biologią molekularną. Drogę utorowało mi stypendium Marie Skłodowska-Curie European Fellowships. Prof. Christoph Benning z Michigan State University w USA był zainteresowany współpracą z Polakami. Agnieszka też dostała tam pracę. To było dla nas ważne – wyjechać razem. W USA zacząłem zajmować się algami.
AZ: A ja trafiłam do zespołu, którego zadaniem było stworzenie rośliny transgenicznej produkującej tłuszcze w liściach i łodygach. W Michigan State University istnieją bardzo silne grupy badawcze specjalizujące się w biologii roślin, pracowaliśmy z najlepszymi naukowcami na świecie zajmującymi się biologią tłuszczów.
Pary w nauce to nie takie rzadkie zjawisko, ale już pary pracujące w tej samej dyscyplinie naukowej, przy tych samych projektach badawczych zdarzają się rzadko.
AZ: Rzeczywiście, nam jakoś od początku udaje się pracować w tych samych ośrodkach naukowych. Czasem trzeba podjąć trudne decyzje, kiedy np. jeden z małżonków dostaje pracę w jakimś ośrodku naukowym, co wiąże się z wyjazdem, a drugi dopiero na miejscu szuka dla siebie pracy. Na szczęście u nas było za każdym razem tak, że gdy jedno z nas dostawało ofertę pracy, drugie znajdowało sobie miejsce jeszcze przed spakowaniem walizek – zawsze na tej samej uczelni, nawet u tego samego szefa. Wiele też zależy właśnie od podejścia szefów ośrodków badawczych. W USA obowiązuje niepisana zasada, mówiąca o tym, że jeśli etat na uczelni oferowany jest jednemu z małżonków, zajęcie dostaje też druga osoba z pary.
Po kilku latach w USA, wróciliście do Europy. Jak wypadło porównanie stylu pracy?
KZ: Kiedy trafiliśmy do USA, szef powiedział: „be creative”. Dał nam przestrzeń, wolność, komfort samodzielnej pracy. To było cenne i to chcemy przenieść na polski grunt. Także stawianie na współpracę między członkami zespołu i zespołami na uczelni, nie na rywalizację. Gdyby nie to, że do przynajmniej roku pracy w europejskim ośrodku zobowiązywało mnie stypendium, pewnie nie zdecydowalibyśmy się na wyjazd z USA, gdzie na badania przeznacza się sporo pieniędzy, co daje duże możliwości. W Niemczech pracuje się zupełnie inaczej: obowiązuje hierarchiczność, a każdy aspekt pracy jest uporządkowany, obwarowany zasadami. Ma to swoje plusy, ale początkowo trudno nam się było w tej rzeczywistości odnaleźć. Niemcy też wydają sporo pieniędzy na naukę, wydają w sposób bardzo przemyślany i zaplanowany.
A w Polsce: co się zmieniło odkąd wyjechaliście?
KZ: O powrocie do Torunia zaczęliśmy myśleć po dwóch latach pracy w Niemczech, jeszcze będąc tam aplikowaliśmy o granty w Narodowym Centrum Nauki. Jesteśmy bardzo pozytywnie zaskoczeni finansowaniem nauki w Polsce: stawia się na naukowców o międzynarodowym doświadczeniu, na innowacyjne, odważne pomysły, sam proces przyznawania pieniędzy na badania z Narodowego Centrum Nauki jest przejrzysty, a poziom finansowania – już niemal zachodni. Nie mamy się czego wstydzić. Cieszymy się z tego, że mamy etaty naukowe, nie naukowo-dydaktyczne, skupiamy się na swoich badaniach i z nich będziemy rozliczani.
Od ponad 12 lat pracujecie wspólnie i to nad tymi samymi projektami. Nie macie siebie czasem dość?
AZ: Wypracowaliśmy sobie sprawiedliwy podział obowiązków: każdy z nas robi to, co lubi i w czym lepiej się sprawdza. Ja nie przepadam za szukaniem, wybieraniem, ustalaniem szczegółów zakupu aparatury, Krzysiek z kolei nie lubi kupować odczynników do laboratoriów. Podobnie w nauce. Każde z nas zagospodarowało swoje poletko i nie wchodzimy sobie w drogę. Współpracujemy. Doradzamy sobie. Dyskutujemy. To twórcze. Ale nie przeszkadzamy sobie. Niektórzy pracodawcy obawiają się zatrudniania par naukowców: bo może będą przenosić domowe nieporozumienia do pracy, może odbije się na wynikach zespołu.
KZ: Takie wątpliwości wyczuwaliśmy, kiedy pracowaliśmy w Niemczech. Po czterech latach szef już chyba się przekonał, że takie duety mogą pracować zgodnie i efektywnie. Na miejscu spotykaliśmy się ze zrozumieniem. Pary w nauce są często spotykane. Ma to też swoje plusy: żona rozumie, gdy muszę zostać w pracy do wieczora, by skończyć artykuł.
AZ: A mąż, gdy się frustruję, bo w laboratorium po raz kolejny nie wychodzi ważny eksperyment…
Przez lata obserwowaliśmy różne modele pracy w ośrodkach badawczych na świecie. Z każdego wzięliśmy to, co - naszym zdaniem – najlepsze: hiszpańską otwartość, swobodę, amerykańską wolność, kreatywność, współpracę, niemiecką transparentność i sumienność. I w oparciu o te zasady chcemy budować nasz zespół.
W domu biologów i to takich, którzy zajmują się roślinami, jest pewnie zielono…
AZ: Raz odważyliśmy się postawić w domu roślinkę w doniczce. Została z niej mizerna łodyżka, bo nasz kot, Sylwester, okazał się być smakoszem roślin. Urodził się w Toruniu, kiedy po obronie doktoratów zdecydowaliśmy się wyjechać do Hiszpanii, poleciał z nami, potem zwinęliśmy go ze sobą do Stanów Zjednoczonych, ale w tę podróż wybraliśmy się już we czwórkę, z kotką Koko, rodowitą Hiszpanką. Razem pojechaliśmy też do Niemiec. Kiedy zdecydowaliśmy się wrócić do Torunia, Sylwester miał 21 lat. Zmarł po dwóch miesiącach od powrotu. Cóż, teraz może nadejdzie czas na ustawianie roślin na parapetach, bo Koko one nie interesują. Chyba, że zdecydujemy się wziąć do domu kociaka, którego na razie wirtualnie zaadoptowaliśmy w toruńskim schronisku i okaże się, że też ma słabość do doniczkowych kwiatów...