Ο άνθρωπος και τα ζώα αποτελούν ένα απειροελάχιστο κομμάτι της βιοποικιλότητας σε όλη τη Γη, όπου κυριαρχούν τα μικρόβια και οι μικροοργανισμοί. Με άλλα λόγια ο πλανήτης μας είναι μικροβιακός, καθώς οι μικροοργανισμοί καλύπτουν το περισσότερο από το 60-70% όλης της βιοποικιλότητας, αλλά και της βιομάζας.
Και αν για κάποιο λόγο εξαφανίζονταν όλοι οι πολυκύτταροι οργανισμοί πάνω στη Γη, οι μικροοργανισμοί θα συνέχισαν να υπάρχουν, έχοντας υποστεί κάποιες μικρές αλλαγές.
Αντίθετα, αν εξαφανιστούν οι μικροοργανισμοί θα εξαλειφθεί η ζωή στον πλανήτη, γιατί δεν μπορεί να υπάρξει πολυκύτταρος οργανισμός χωρίς την υποστήριξη των μικροβίων.
Η αλληλούχηση του γονιδιώματος των μικροοργανισμών και των μικροβίων, η μελέτη για την κατανόηση της λειτουργίας της συμπεριφοράς τους, αναμένεται να οδηγήσει στη δημιουργία νέων φαρμάκων και γονιδιακών θεραπειών, στην παραγωγή ενέργειας, καθώς και στην προστασία του περιβάλλοντος από το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Τα παραπάνω επισημαίνει, σε συνέντευξή του στο Αθηναϊκό-Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων, ο διευθυντής του Προγράμματος Προκαρυωτικής Βιολογίας του Joint Gemone Institute των ΗΠΑ, Νικόλαος Κυρπίδης, ο οποίος αναγορεύτηκε επίτιμος διδάκτορας του Τμήματος Βιολογίας της Σχολής Θετικών Επιστημών του ΑΠΘ.
Ο κ. Κυρπίδης είναι κορυφαίος ερευνητής μικροβίων, διευθύνει το μεγαλύτερο πρόγραμμα αλληλούχησης μικροβίων παγκοσμίως και οι έρευνές του εστιάζονται στους τομείς της Εξέλιξης, της Βιοπληροφορικής, της Γονιδιωματικής και της Επιστήμης Δεδομένων, με έμφαση στους μικροοργανισμούς. Είναι εμπνευστής και δημιουργός του LUCA (Last Universal Common Ancestor), του Τελευταίου Παγκόσμιου Κοινού Προγόνου, ενώ κατά τα έτη 2014, 2015, 2016 το όνομά του συγκαταλέχθηκε στη λίστα των ερευνητών με τη μεγαλύτερη επιρροή παγκοσμίως.
«Ακόμη και ο ανθρώπινος οργανισμός έχει 10 φορές περισσότερα μικρόβια -μικροβιακά κύτταρα- απ΄ ότι ανθρώπινα κύτταρα. Δηλαδή, αν πεθάνουν οι μικροοργανισμοί στο σώμα μας, παύουμε να υπάρχουμε κι εμείς. Αν το κατανοήσουμε αυτό, αντιλαμβανόμαστε ότι η κατανόηση μικροβιακού κόσμου είναι εξαιρετικά σημαντική για την ίδια μας την ύπαρξη, επισημαίνει ο κ Κυρπίδης.
Ο κ. Κυρπίδης εκτιμά, ότι αν εξαφανιζόταν το ανθρώπινο είδος από τη γη, θα μπορούσε μετά από πολλά εκατομμύρια χρόνια, εφόσον υπάρχουν μικροοργανισμοί, να δημιουργηθεί μια εξελιγμένη μορφή ζωής, όχι απαραίτητα άνθρωπος. «Οι πολυκύτταροι οργανισμοί προήλθαν από τους προκαρυωτικούς οργανισμούς, τα μικρόβια. Δεν υπάρχει αμφιβολία, θα ξαναναπτύσσονταν ζώα, φυτά και κάποιο είδος εξελιγμένης, νοήμονος ζωής» αναφέρει ο κ. Κυρπίδης.
Η αλληλούχηση του γονιδιώματος των μικροοργανισμών
Σήμερα, όπως υπογραμμίζει ο κ. Κυρπίδης, έχουν αλληλουχηθεί 100.000 γονιδιώματα μικροoργανισμών, τα οποία δεν καλύπτουν ούτε καν το 15% της βιοποικιλότητας των μικροβίων τα οποία μπορούν να καλλιεργηθούν.
Μόλις στη δεκαετία του '90 οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το 99% των μικροοργανισμών δεν καλλιεργούνται. Στη δεκαετία του 2000, η επιστήμη της μεταγονιδιωματικής, χάρη και στην πτώση του κόστους της αλληλούχησης του γονιδιώματας, οδήγησε σε μία εκρηκτική παραγωγή δεδομένων αλληλούχησης. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα, σήμερα να υπάρχουν βάσεις δεδομένων με terabytes δεδομένων αλληλούχησης, ενώ κάθε χρόνο ο αριθμός αυτών των δεδομένων διπλασιάζεται.
«Δεν υπάρχει τέλος σε αυτή την προσπάθεια, γιατί η τεχνολογία αναπτύσσεται, το κόστος της αλληλούχησης πέφτει και οι πιο πολλοί επιστήμονες λένε ότι στην επόμενη δεκαετία θα έχουμε αλληλουχήσει κάθε οργανισμό που υπάρχει πάνω στη γη. Μπορεί να πάρει λίγο παραπάνω, αλλά αυτό θα γίνει.
Έχοντας πλέον αυτά τα δεδομένα, η πορεία της βιολογίας μετακινείται και από πειραματική επιστήμη γίνεται επιστήμη δεδομένων.
Με την ύπαρξη πλέον όλων αυτών των δεδομένων, οι ανακαλύψεις γίνονται πλέον τόσο ραγδαία, που έχουμε φτάσει στο σημείο να ξεκινάμε από τα δεδομένα και χωρίς πλέον να έχουμε υπόθεση. Δηλαδή, έχει αλλάξει τελείως ή αλλάζει αυτή τη στιγμή όλη η βιολογία.
Και ακόμη περισσότερο, η μικροβιολογία, η οποία δέχεται το μεγαλύτερο κομμάτι της νέας πληροφορίας αυτή τη στιγμή. Το τμήμα της βιολογίας που ασχολείται με τους πολυκύτταρους οργανισμούς δεν έχει ακόμη φτάσει σε αυτό το επίπεδο, διότι είναι πολύ πιο δύσκολο, προφανώς και πολύ πιο ακριβό.
Έχουμε δηλαδή μερικές χιλιάδες πολυκύτταρων οργανισμών που έχουν αλληλουχηθεί, αλλά όταν μιλάμε για μικροοργανισμούς, έχουμε 100.000 και πλέον».
«Θησαυρός» για την υγεία, την οικονομία και το περιβάλλον τα μικρόβια
Από την αλληλούχηση του γονιδιώματος των μικροβίων και των μικροοργανισμών και από την μελέτη για την κατανόηση της λειτουργίας και της συμπεριφοράς τους, προκύπτει ότι αποτελούν ένα «θησαυρό» για την υγεία, την οικονομία και το περιβάλλον.
Πέρα από το ότι οι μικροοργανισμοί είναι σημαντικοί για την υποστήριξη της ανθρώπινης ζωής και όλων των άλλων φυτών και ζώων, παράγουν εξαιρετικά σημαντικές ουσίες, οι οποίες έχουν τρομερά μεγάλη οικονομική αξία, πχ τα αντιβιοτικά. Η μελέτη των μικροοργανισμών, φαίνεται ότι θα οδηγήσει στην δημιουργία νέων αντιβιοτικών, αλλά και στην γονιδιακή θεραπεία.
«Τα αντιβιοτικά στην πλειονότητά τους προέρχονται από μύκητες. Αλλά υπάρχει επίσης μια πολύ μεγάλη ομάδα αντιβιοτικών τα οποία προέρχονται από βακτήρια. Μελετάται ο τρόπος με τον οποίο επικοινωνούν τα βακτήρια. Η μελέτη όλων των νέων μικροοργανισμών αναμένεται πραγματικά να μας δώσει μια νέα γενιά αντιβιοτικών. Πολύ πρόσφατα, τα τελευταία 3-4 χρόνια, ανακαλύφθηκε ένας νέος μηχανισμός άμυνας των βακτηρίων απέναντι στους ιούς και είναι βέβαιο ότι ένα από τα επόμενα Νόμπελ Ιατρικής θα δοθεί για αυτό» επισημαίνει ο κ. Κυρπίδης.
Παράλληλα αναφέρει, ότι τα βακτήρια έχουν ένα αμυντικό σύστημα για να προφυλάσσονται από τους ιούς, το οποίο τους επιτρέπει να συνδυάζουν το DNA.
«Έχουμε μια ανακάλυψη νέων μηχανισμών άμυνας, τους οποίους έχουμε δει να υπάρχουν στη φύση, στους μικροοργανισμούς, τους οποίους παίρνουμε και στη συνέχεια τους χρησιμοποιούμε βιομηχανικά προς όφελος του ανθρώπου.
Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται πλέον κατά κόρον για γενετική μηχανική στα φυτά και τελικά και στον άνθρωπο. Ο στόχος είναι να ανιχνεύσουμε και να εξαλείψουμε από το εμβρυικό στάδιο τα γονίδια, τα οποία είναι κακά για τον άνθρωπο» σημειώνει ο κ. Κυρπίδης.
Εξάλλου, οι επιστήμονες κατανοώντας τον τρόπο με τον οποίον λειτουργούν οι ιοί, αναζητούν ιούς οι οποίοι σκοτώνουν παθογόνα μικρόβια τα οποία είναι βλαβερά για τον άνθρωπο.
«Οι ιοί μπορούν να μολύνουν τον άνθρωπο ή άλλους πολυκύτταρους οργανισμούς. Υπάρχουν όμως και ιοί οι οποίοι δεν μολύνουν απευθείας τον άνθρωπο, αλλά μολύνουν μικροοργανισμούς και τους σκοτώνουν. Επομένως, μπορούμε κάποια στιγμή να βρούμε ιούς οι οποίοι σκοτώνουν παθογόνα βακτήρια, τα οποία είναι βλαβερά για τον άνθρωπο. Αυτό είναι μια άλλη ερευνητική κατηγορία που έχει άμεσα οφέλη για τον άνθρωπο» εξηγεί ο κ. Κυρπίδης.
Ο κ. Κυρπίδης επισημαίνει, ότι το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ χρηματοδοτεί με 70 εκατ. δολάρια ετησίως το Joint Gemone Institute του οποίο προίσταται ο ίδιος, για την μελέτη των μικροοργανισμών οι οποίοι παράγουν ενέργεια.
«Οι μικροοργανισμοί είναι γνωστό ότι παράγουν επίσης ενέργεια. Ένα παράδειγμα είναι οι τερμίτες, πού τρώνε το ξύλο και αποικοδομούν την κυτταρίνη. Αποικοδομώντας την κυτταρίνη παράγουν την ενέργεια που χρειάζονται.
Αυτό το κάνουν οι μικροοργανισμοί που βρίσκονται στο έντερό τους. Αν κατανοήσουμε πως οι μικροοργανισμοί μπορούν και αποικοδομούν την κυτταρίνη στο έντερο των τερμιτών, θα μπορούμε στη συνέχεια να κατανοήσουμε πώς να αποικοδομήσουμε την κυτταρίνη με τρόπο που να μπορεί στη συνέχεια να παραχθεί βιομηχανικά. Οπότε, θα παράγουμε ενέργεια από την κυτταρίνη.
Αυτή είναι η βιοενέργεια. Οπότε αυτή είναι μια κατηγορία η οποία με εφαρμογές στην οικονομία που έχει πολύ μεγάλο ενδιαφέρον για την ενέργεια» εξηγεί ο κ. Κυπρίδης.
Σε ό,τι αφορά το περιβάλλον επισημαίνει ότι τόσο για το υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ αλλά και για τα αντίστοιχα υπουργεία των άλλων χωρών, είναι εξίσου σημαντικό με την παραγωγή ενέργειας και το θέμα του καθαρισμού του περιβάλλοντος.
«Ξέρουμε αυτή τη στιγμή ότι ο πλανήτης θερμαίνεται, άρα αν κατανοήσουμε πώς θερμαίνεται μέσω της παραγωγής και της αύξησης του διοξειδίου του άνθρακα, στο οποίο έχουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο οι μικροοργανισμοί, ίσως θα μπορούσαμε να το αναστρέψουμε» καταλήγει ο κ. Κυρπίδης.
Πηγη: ΑΠΕ