20 Sierpnia 2026
Nauka
Jeśli mielibyśmy w nieco żartobliwy sposób ująć to, czym zajmuje się pan naukowo, to moglibyśmy powiedzieć, że odmładza pan drzewa.
(śmiech) To prawda! W naszych badaniach zajmujemy się zachowaniem zasobów genowych roślin, a zwłaszcza drzew. Badamy procesy starzenia się nasion, szukamy markerów starzenia się drzew (przede wszystkim biochemicznych i molekularnych) i jeśli je znajdziemy, to potem staramy się odkryć mechanizmy, które temu starzeniu zapobiegają i pozwalają wydłużyć możliwość ich przechowywania. Zatem można powiedzieć, że staramy się oszukać czas. Może się wydawać, że drzewa są długowieczne i czas płynie dla nich bardzo powoli, ale np. dęby produkują nasiona, które mogą przetrwać od jednej do maksymalnie trzech zim. My staramy się stworzyć dla nich swoistą kapsułę czasu, by możliwe było zachowanie tych najcenniejszych dębów.
Za pomocą jakich metod udaje się to osiągnąć?
Przede wszystkim kriokonserwacji, czyli przechowywania nasion w ciekłym azocie. Niektórzy mówią nawet, że przez to zegar przestaje dla nich tykać. Nie jest to do końca prawdą, ale trzeba przyznać, że bardzo mocno zwalnia. Aby zobrazować różnicę, powiem, iż nasiona na stole laboratoryjnym przechowamy przez dwa tygodnie, a jeśli włożymy je do ciekłego azotu, to mogą przetrwać nawet 20 lat.
Jako pierwszy opracował pan metodę kriokonserwacji żołędzi dębu.
Tak. Metoda ta polega na długoterminowym przechowywaniu materiału genetycznego w ciekłym azocie (-196 stopni Celsjusza). Ponieważ całe żołędzie są nasionami wrażliwymi na wysuszenie i mrożenie, nie zamraża się ich w całości, lecz izoluje się zarodki lub osie zarodkowe. Taką wyizolowaną plumulę zanurzyliśmy w ciekłym azocie, oczywiście wcześniej poddając ją odpowiedniemu traktowaniu, czyli podsuszaniu, krioprotekcji itd. Następnie za pomocą metody in vitro musieliśmy wyhodować z niej siewki, a później przystosować je do warunków ex vitro, czyli do gleby, by mogły rosnąć na zewnątrz.
A skoro o dębach mowa, to warto przypomnieć, że udało się panu sklonować polskie dęby pomnikowe, w tym te najbardziej znane, 800-letnie, jak Chrobry, Bartek czy Rus. Do tej pory naukowcy potrafili klonować co najwyżej 300-letnie dęby szypułkowe.
Rzeczywiście. Robiąc przegląd literatury do tych badań, trafiliśmy na publikacje hiszpańskich naukowców, którzy stwierdzili, że w warunkach in vitro można przywrócić tkanki co najwyżej 300-letnich dębów. Doszliśmy do wniosku, że skoro udało nam się z żołędziami, to spróbujemy i z dębami – zwłaszcza że większość z nich zaczęło wymierać, a są to drzewa cenne nie tylko z punktu widzenia gospodarki leśnej, ale także polskiej kultury. I po paru latach nam się to udało.
Jak?
Przede wszystkim trzeba mieć świadomość, że nie do każdego osobnika da się zastosować tę samą metodę. Np. w przypadku dębu Bartek nie mogliśmy wyjść do warunków ex vitro. Wchodząc z materiałem do warunków in vitro, staramy się oszukać czas i powiedzieć temu staremu pędowi, że jest młodą siewką i czasami się to udaje, a czasami nie. Mogę podzielić się jeszcze następującą ciekawostką: żeby wyhodować żołędzie, czyli dojrzeć do rozmnażania płciowego, dęby potrzebują około 20–30 lat. Klony natomiast mają żołędzie już w drugim albo w trzecim roku. To wszystko dlatego, że mają zapamiętany swój zegar epigenetyczny – wyglądają jak młode dęby, ale zachowują się jak starsze osobniki. Próbowaliśmy całkowicie wykasować ten czas, przeprowadzając somatyczną embriogenezę (odróżnicowanie tkanek), ale jak dotąd nie przyniosło to oczekiwanych rezultatów. Z pewnością jest to cel na kolejne badania.
Starają się państwo zachować nie tylko dęby, ale także np. topolę czarną.
Topola czarna jest o tyle ciekawym gatunkiem, że w jej kontekście o czasie możemy mówić w dwóch wymiarach: po pierwsze, większość naturalnej populacji topoli czarnej znajduje się u kresu życia. Najstarsze drzewa liczą około 300 lat i żyją nad rzekami, np. gdzieniegdzie nad Wartą, Wisłą albo nad Odrą, ale to są naprawdę pojedyncze miejsca. Topola czarna ma problem z naturalnym odnowieniem, m.in. ze względu na poziom wód czy zmiany klimatu. Ale z drugiej strony, produkuje krótko żywotne nasiona, więc gdybyśmy chcieli przechować je w zwyczajnych warunkach, czyli np. w lodówce, to przetrwałyby maksymalnie 2–3 lata. Unia Europejska podała wytyczne, według których należy przywrócić ten gatunek, więc niezbędne jest znalezienie sposobu na przechowywanie nasion o wiele dłużej. Udało się nam opracować metodę kriokonserwacji i przechowywania nasion w ultrazamrażarce, bo nie każde nadleśnictwo może trzymać nasiona w ciekłym azocie.
Końca dobiegają prace nad projektem pt. „Starzenie się nasion a procesy regulujące strukturę i funkcje kwasów nukleinowych” w ramach grantu SONATA BIS, finansowanym przez Narodowe Centrum Nauki. Proszę opowiedzieć, czego on dotyczy.
Dotyczy on mniej więcej tej tematyki, o której rozmawiamy, czyli tego, w jaki sposób zachodzą procesy starzenia się nasion w różnych ich typach. Mówiąc najbardziej ogólnie, nasiona możemy podzielić na trzy kategorie: ortodoksyjne, które można przechowywać wiele lat w niskiej temperaturze; pośrednie, które nie znoszą tak dobrze niskich temperatur jak ortodoksyjne; oraz nasiona recesywne, które nie tolerują niskich temperatur i już po kilku miesiącach tracą swoją żywotność. Naszym celem w tym projekcie było to, aby przebadać nasiona ze wszystkich trzech kategorii i one wszystkie musiały dać się przechować oraz nie mogły mieć spoczynku – chcieliśmy się dowiedzieć, jak będą zachowywały się w różnych warunkach.
Czyli chcą państwo obalić istniejącą w naukowym świecie teorię, że proces starzenia wszędzie zachodzi podobnie.
Rzeczywiście, istnieje taka teoria, ale my postanowiliśmy powiedzieć jej „sprawdzam”. Większość badań molekularnych prowadzi się na rzodkiewniku pospolitym, który jest organizmem modelowym w biologii. On najczęściej produkuje nasiona ortodoksyjne albo pośrednie (w zależności od genotypu) i żeby zbadać procesy molekularne, wkłada się je do warunków tzw. przyspieszonego starzenia, czyli wysokiej wilgotności i wysokiej temperatury, dzięki czemu nasiona tracą żywotność w ciągu tygodni albo miesięcy. Dla większości nasion nie są to warunki naturalne, dlatego zadaliśmy sobie pytanie: czy rzeczywiście na poziomie molekularnym te warunki przyspieszonego starzenia są takie same, jak warunki przechowywania w lodówce przy niskiej wilgotności? Czy wówczas te markery będą takie same i będą zachodziły takie same procesy? Bardzo się cieszę, że mogłem realizować ten grant, bo otrzymanie go nie jest łatwe. Współpracuję z zespołem z Katedry Chemii na naszym wydziale, mamy współpracę zagraniczną z naukowcami ze Szwajcarii, Niemiec, ale także z innymi ośrodkami naukowymi w Polsce, np. z Uniwersytetem Adama Mickiewicza w Poznaniu czy Instytutem Chemii Bioorganicznej PAN. Staraliśmy się podejść do tego szeroko, bo nie skupiliśmy się na jednym markerze, ale braliśmy pod uwagę m.in. markery epigenetyczne czy markery biochemiczne.
Może pan zdradzić coś, co do tej pory udało się ustalić?
Mogę powiedzieć, że mieliśmy rację. Mamy już jakieś publikacje dotyczące tego projektu, ale najciekawsze jeszcze przed nami.
Rozmawiała Marta Wiśniewska
Dr hab. Marcin Michalak, prof. UWM pracuje w Katedrze Genetyki i Patofizjologii Roślin na Wydziale Rolnictwa i Leśnictwa UWM. Do jego naukowych zainteresowań należą: zachowanie zasobów genowych drzew, epigenetyka i kultury in vitro.
Tekst ukazał się w czerwcowo-lipcowym numerze „Wiadomości Uniwersyteckich", którego tematem przewodnim jest czas. Wspólnie z naukowcami UWM przyglądamy się przestrzeniom, w których albo rzuca się mu wyzwanie (medycyna z ratownictwem na czele), albo próbuje się przewidzieć skutki jego upływu (ekonomia, polityka społeczna). Sprawdzamy, jak nauka, a wraz z nią technika, próbują czas... oszukać. Nie zapominamy też o sukcesach naszej społeczności i najważniejszych wydarzeniach z życia uczelni. Wszystkie wydania naszego uniwersyteckiego pisma dostępne są na >>> stronie internetowej.
