Przenikanie genów z jednego gatunku do innego i potencjalne skutki tego procesu – to zagadnienia, którym przygląda się dr hab. Wiesław Babik, biolog z Instytutu Nauk o Środowisku UJ, laureat Nagrody Narodowego Centrum Nauki.

Dr hab. Wiesław Babik kieruje Zespołem Ekologii Molekularnej i Behawioralnej. Za swoje badania nad ewolucją adaptatywną zwierząt, ze szczególnym uwzględnieniem zmienności genów zgodności tkankowej, uhonorowany został tegoroczną Nagrodą Narodowego Centrum Nauki w obszarze nauk o życiu. Poniżej, krótka rozmowa z laureatem.

Więcej o nauce?! Dołącz do profilu strony. www NAUKA.uj.edu.pl na Facebooku 

Kamil Kopij, www.nauka.uj.edu.pl: Jakie znaczenie ma dla Pana Nagroda NCN?

dr hab. Wiesław Babik: Ta nagroda to dla mnie wielkie wyróżnieniem, ale i duże zaskoczenie. Jest to nagroda w dziedzinie nauk o życiu, które obejmują też medycynę i biologię molekularną, dyscypliny w których pracuje wielu znakomitych naukowców. Nagroda NCN ma ogromne znaczenie dla mnie osobiście, pozwala przypuszczać, że badania, które prowadziliśmy w ostatnich latach znalazły uznanie środowiska naukowego i były w jakiś sposób istotne dla rozwoju nauki. To daje satysfakcję i napawa optymizmem. Mam nadzieję, że Nagroda NCN zwiększy też zainteresowanie biologią ewolucyjną. Teoria ewolucji stanowi konceptualny fundament współczesnej biologii i pozwala lepiej zrozumieć różne działy biomedycyny: zarówno biologię molekularną, biochemię, ale też samą medycynę, dlatego warto się w niej orientować.

Badał Pan zjawisko hybrydyzacji zwierząt, czyli mieszanie się różnych gatunków. Jakie są wady i zalety hybrydyzacji?

Nowe gatunki powstają, gdy między populacjami pojawia się izolacja rozrodcza, czyli albo osobniki z różnych populacji nie będą się ze sobą krzyżowały, albo potomstwo z takich krzyżówek będzie „gorsze". Prowadzi to w konsekwencji do braku możliwości „produkowania" płodnego potomstwa przez osobniki z różnych grup, tego samego gatunku. Wykształcenie pełnej izolacji rozrodczej trwa długo, czasem nawet miliony lat. Dlatego w naturze spotykamy niezupełnie izolowane rozrodczo gatunki, które mogą tworzyć mieszańce czyli hybrydyzować. O znaczenie ewolucyjne hybrydyzacji biolodzy spierają się od kilkudziesięciu lat. Hybrydyzacja jest częstsza u roślin niż u zwierząt. Dlatego nic dziwnego, że tradycyjnie botanicy częściej postrzegali hybrydyzację jako „twórczą", podczas gdy zoologowie uważali ten proces za stosunkowo mało istotny. Podobnie empirycy przypisywali jej większą rolę niż teoretycy. Moim zdaniem hybrydyzacja jest istotnym zjawiskiem, a jej rola w procesie powstawania gatunków jest ciągle słabo zrozumiana.

A jakie miejsce w kontekście hybrydyzacji zajmują geny zgodności tkankowej, które wziął Pan pod lupę?

Geny głównego układu zgodności tkankowej występują tylko u kręgowców, a więc i u ludzi. Pozwalają one na rozróżnienie swoich białek od obcych i w ten sposób na wykrycie mikroorganizmów, pasożytów i wirusów, które atakują organizm. Co więcej, pozwalają one układowi odpornościowemu precyzyjnie zlokalizować i zniszczyć intruza, a także zapamiętać go na przyszłość, aby reakcja była szybka i skuteczna gdy znów się pojawi. Geny te są wyjątkowe, gdyż charakteryzują się największą zmiennością wśród wszystkich znanych genów. W populacji ludzkiej, a także w populacjach innych gatunków występują tysiące różnych wariantów tych genów. Wskazuje to na fakt, że nowe warianty są „premiowane" przez dobór naturalny, ale jakie dokładnie są tego mechanizmy oraz konsekwencje ewolucyjne nie do końca wiadomo. Dlatego geny zgodności tkankowej są ciekawym obiektem badań.

Jakie wnioski płyną z badań Pana zespołu?

Nasze badania wskazują, że hybrydyzacja może być źródłem nowych wariantów genów zgodności tkankowej, które mogą zwiększać potencjał ewolucyjny gatunku, do którego dostały się właśnie przez mieszanie się gatunków. Pokazaliśmy też, że mimo iż duża różnorodność tych genów promowana jest przez dobór naturalny, w sytuacjach, gdy wielkość populacji znacznie spada, zmienność jest tracona z powodów losowych. Mimo to takie populacje są w stanie przetrwać tysiące lat. Ważnym aspektem moich badań jest też opracowanie metod określania różnic między wariantami genów zgodności tkankowej na poziomie DNA. Z powodu ogromnej zmienności geny te są „trudne" do badania i metody, które opracowaliśmy pomogą w pracy innym badaczom, którzy zajmują się różnymi gatunkami zwierząt, starając się odpowiedzieć na różnorodne pytania dotyczące ewolucji oraz znaczenia genów zgodności tkankowej.

Czy wiedza, którą zdobyliśmy dzięki Pańskim badaniom już teraz może znaleźć praktyczne zastosowanie?

Wyniki naszych badań mogą znaleźć praktyczne zastosowanie w ochronie zagrożonych gatunków zwierząt. Często spotyka się opinię, że należy za wszelką cenę zapobiegać krzyżowaniu się zwierząt z różnych gatunków a nawet z różnych populacji, gdyż może to doprowadzić do „zanieczyszczenia genetycznego" i utraty unikatowych adaptacji. Moim zdaniem takie obawy, choć nie bezpodstawne, nie są również w pełni uzasadnione. Nasze badania wskazują, że hybrydyzacja może przyczynić się do zwiększania potencjału adaptacyjnego, co ma szczególne znaczenie dla gatunków zagrożonych i powinno być brane pod uwagę przy planowaniu strategii ochronnych. Ewentualne zastosowanie praktyczne wyników nie jest jednak dla mnie najistotniejszym kryterium przy wyborze tematów badań. Badania, którymi się zajmuję, mają charakter podstawowy i motywowane są głównie ciekawością, chęcią rozwiązania intrygujących problemów i lepszego zrozumienia, jak funkcjonuje przyroda. Spojrzenie takie może wydawać się nieco oderwane od rzeczywistości, ale – paradoksalnie – wynika też ze względów praktycznych. Uważam bowiem, że jako naukowcy (podobnie zresztą, jak wszyscy ludzie) jesteśmy w swoich opiniach i postrzeganiu świata ograniczeni przez czas i środowisko, w których żyjemy. Ograniczając się do badań stosowanych, których wyniki od razu zostać mogą wykorzystane w praktyce, sami ograniczamy więc zakres innowacji. Choć potencjalna użyteczność wyników badań podstawowych jest często trudna do wyobrażenia w trakcie prowadzenia badań,.niejednokrotnie może okazać się, że w przyszłości wyniki takie mogą znaleźć najbardziej zaskakujące zastosowania praktyczne.

---------------------------------------------------------------------------------

Zdjęcie 1: Wiesław Babik - podczas rozdania Nagród NCN
Zdjęcie 2: Traszka, jeden z głównych obiektow badanych w kontekście hybrydyzacji, fot. M. Niedzicka