Jacek Daleszyński: Panie Doktorze, przede wszystkim chciałem pogratulować nagrody przyznanej panu przez Polską Akademię Nauk. To ogromne wyróżnienie, ale też na pewno wielka satysfakcja, że doceniona została pańska praca.
Czy prowadząc swoje badania od początku wiedział pan, że chce znaleźć, mówiąc dość ogólnie, nowy bioinsektycyd?
dr Jakub Baranek: Bakterie, nad którymi pracuję, należą do gatunku Bacillus thuringiensis i znane są już od ponad 100 lat. Mikroorganizmy te mają właściwości entomopatogenne, ale wyzwanie polega na tym, jak te właściwości wydobyć i odpowiednio wykorzystać do ochrony roślin przed szkodnikami. Do tej pory niektóre białka tej bakterii zostały opisane i wchodzą w skład bioinsektycydowych preparatów mikrobiologicznych, a nawet są obecne w roślinach transgenicznych opornych na szkodniki. Problem polega na tym, że białka B. thuringiensis występujące w bioinsektycydach są bardzo jednorodne. Generuje to liczne problemy, np. takie, że nie wszystkie szkodniki są wrażliwe na te czynniki, a dodatkowo zaczynamy obserwować rosnącą oporność szkodników na te środki. Dlatego, zamysłem mojej pracy było scharakteryzowanie innych białek B. thuringiensis, które będą miały odmienny mechanizm działania, szersze spektrum aktywności i skuteczność wobec opornych owadów. Mimo że różne szczepy bakterii Bacillus thuringiensis badane są od lat, to poznaliśmy ich arsenał owadobójczy jedynie w niewielkim stopniu.
JD: Czy bakteria Bacillus thuringiensis jest tak wszechstronna, jeśli chodzi o możliwości jej białek w zwalczaniu szkodników, czy istnieją też równie przydatne inne gatunki bakterii?
JB: Istnieje wiele gatunków bakterii, a także wirusów i grzybów, które wykazują właściwości bójcze względem owadów, czy też innych bezkręgowców, ale w praktyce bioinsektycydy oparte na Bacillus thuringiensis wyraźnie górują nad innymi i są najczęściej wykorzystywane w praktyce. Wynika to z ich wysokiej skuteczności.
JD: Jak długo trwały pańskie badania nad nowymi białkami o działaniu owadobójczym?
JB: Praktycznie od początku swojej pracy badawczej zajmowałem się takimi białkami i jeśli policzyć doktorat, trwało to niemal 13 lat. To jest mój główny temat badawczy. W takim dociekaniu naukowym zacząć należy od prześledzenia literatury, żeby nie wyważać otwartych drzwi. Analiza literatury pozwala na dostrzeżenie braków w dotychczasowej wiedzy i na wybranie właściwego kierunku. Ja dostrzegłem między innymi ogromną potrzebę znalezienia nowych czynników produkowanych przez B. thuringiensis, które wspomogą dotychczasowe strategie w kontroli szkodników, oparte na biologicznych środkach. Badania mają różny, często nieoczekiwany przebieg. Pracowałem na przykład na białkach z grupy o nazwie Cry9E. Po ich przetestowaniu na pierwszym owadzie (światłówce naziemnicy) nie było żadnego widocznego efektu – wyglądało na to, że to ślepy zaułek. Na szczęście jednak nie porzuciłem tego projektu, gdyż Cry9E okazały się niezwykle aktywne w zwalczaniu chociażby owocówki jabłkóweczki, więc badania trwały dalej.
JD: Jeśli mamy już białko, to jaka jest jego droga, by stało się częścią preparatu finalnego?
JB: Molekuły bardzo dobrze działają w warunkach laboratoryjnych, ale w polu muszą się mierzyć z różnymi niekorzystnymi czynnikami, jak chociażby promieniowanie UV. Najłatwiej zatem takie środki znajdują zastosowanie w warunkach szklarniowych. Do zastosowania polowego białka wymagają dodatkowej fotoprotekcji, by utrzymać ich skuteczność. Duża w tym rola przemysłu, by wymyślić sposób na ich zabezpieczenie i zachowanie skuteczności, a to niestety trwa. Wysoka aktywność opracowanych rozwiązań w warunkach laboratoryjnych wskazuje jednak na ich wysoki potencjał aplikacyjny co w przyszłości być może przełoży się na komercjalizację.
JD: Czy to odkrycie to koniec badań czy trzeba jeszcze odkryte białka testować w jakiś sposób?
JB: Na pewno potrzebne są badania pod kątem dokładniejszego poznania spektrum działania tych molekuł. Tutaj ważna będzie praca na etapie wdrożeniowym ewentualnych biopreparatów. Sprawdzić trzeba m.in., czy białka nie mają negatywnego wpływu na organizmy pożyteczne.
JD: Jak odkryte przez pana białka oddziałują na owady?
JB: Działają w sposób żołądkowy, czyli muszą być zjedzone przez owada z materiałem roślinnym. Następnie w jelicie owada następuje ich proteolityczna aktywacja, czyli odcięcie części neutralnego łańcucha białkowego, a pozostawienie aktywnego toksycznego rdzenia. Następnie rdzeń przyłącza się do receptorów w jelicie, gdzie następuje zaburzenie pracy układu. Dane białko jest zazwyczaj aktywne tylko w stosunku do jednej grupy owadów (np. larw motyli), a nieszkodliwe dla pozostałych organizmów, w tym dla owadów pożytecznych i kręgowców.
JD: Co oprócz Bacillus thuringiensis znajduje się w kręgu pańskich naukowych zainteresowań?
JB: Pracuję też nad białkami LPMO, które są produkowane przez wiele gatunków bakterii. Są to enzymy degradujące różne polisacharydy, m. in. chitynę – składnik budulcowy ciała owadów i innych bezkręgowców. LPMO jeszcze dość słabo poznane, ale wygląda na to, że w pewnym stopniu ograniczają wzrost owadów. Póki co, brzmi to może mało spektakularnie, jeśli chodzi o ewentualne użycie ich w charakterze bioinsektycydów, ale dalsze prace mogą przynieść pozytywne zaskoczenie. Kilka białek typu LPMO zgłosiłem już do ochrony patentowej.
JD: Na koniec zapytam o to, od czego naukowiec taki jak pan zaczyna dzień pracy?
JB: Na dzień dobry zajęcia ze studentami, potem praca nad publikacją dotyczącą białek LPMO. Najbardziej jednak, jak chyba większość naukowców, lubię pracę w laboratorium.
Dziękuję za rozmowę.
jd, fot. Sierszeńska
