Andrea Mihajlović

mlađi istraživač

Istraživanja na polju genetike su pokazala da ona sama nije dovoljna da opiše sva stanja i promene stanja nekog živog bića. Naime, ako uzmemo da je uticaj gena stopostotan, postavlja se pitanje kako to da ako kupimo seme biljke odličnog kvaliteta i zasadimo u našu baštu, ona možda i ne uspe. U ovom primeru je dovoljno jasno da odgovor možemo pronaći u okolini. Međutim, postavlja se pitanje kako definisati okolinu i kako ona utiče na živa bića.

Zato se okrenulo istraživanju sredinskih faktora, kako makro tako i mikro sveta koji nas okružuje. Napredak tehnologije nam je omogućio da vidimo dublje i bolje upoznamo naše najbliže okruženje, odnosno, mikro svet sa kojim živimo u simbiozi – mikrobiom. Jednostavno rečeno, mikrobiom predstavlja zajednicu mikroorganizama – eukariota, arhea, gljiva, virusa i bakterija, koji se nalaze u određenoj okolini. Često se označava i terminom metagenomika. Svako okruženje ima svoj karakteristični mikrobiom, i to ne samo posmatrajući celinu (ljude, biljke, zemljište), nego i njene pojedine delove (tanko crevo ili rizosfera – deo zemljišta oko biljke).

Zemljište ima najraznovrsniji mikrobiom, koji čini 30% svetskog biodiverziteta i predstavlja ključnu kariku u biogeohemijskom kruženju makro i mikro nutrienata, otklanjajući negativne posledice suše, visokog saliniteta, zagađenja teškim metalima čak i parazitizma. Ono zajedno sa svojim mikrobiomom obezbeđuje čak 98.8% hrane koju jedemo. Vrlo značajna uloga mikrobioma jeste u procesu rastavljanja i transformacije mrtve organske materije u formu koja bi mogla biti iskorišćena od strane drugih organizama. To što je deo procesa kruženja ugljenika je naročito važno u današnjem vremenu velikih zagađenja. Čak i male promene mikrobioma zemljišta mogu uticati na povećanje koncentracije atmosferskog  CO₂.  Takođe, mikrobiom podstiče toleranciju biljka na stres, za koji smo svesni da se iz godine u godinu povećava – zemljište postaje sve sušnije i slanije. Stoga je vrlo važan naš odnos prema zemljišnom mikrobiomu.

Za razliku od čovekovog mikrobioma, gde je 30% mikroba kultivisano (gajeno u specifičnim uslovima radi proučavanja), kod zemljišta je to manje od 1%. Istraživanjem zemljišnog mikrobioma pokušavamo da bolje razumemo ulogu i uticaj mikroba, šablone njihovog pojavljivanja, okarakterišemo sredinu u kojoj se nalaze, ali i razumemo različite procese u kojima učestvuju. To sve možemo postići kombinovanjem matematike, informatike, biologije i hemije. U ovakvim istraživanjima zemljišta je pre svega neophodna dobra priprema i planiranje reprezentativnog načina uzorkovanja. Mikrobi se ne nalaze uniformno raspoređeni u zemljištu i njihov broj može da varira u različitim delovima i različitim tipovima zemljišta (zemljište na njivi, kompost, pokrivka).  Dalje se primenom različitih inženjerskih alata uzorci mogu ispitati.

U kombinaciji sa molekularnim metodama, moguće je „čitanje“ naslednog materijala iz uzoraka, i to celokupnog ili samo određenog dela uzoraka (u slučaju mikrobioma to su najčešće 16s rRNK ili kod gljiva ITS regioni na DNK), posle čega dobijamo sekvence nukleotida, delova DNK, spremne za dalju analizu. Specifičan redosled nukleotida krije informaciju o kojoj se jedinki radi. Sama sekvenca nam ne bi puno značila bez bioinformatičke analize uzoraka, koja podrazumeva pred-obradu sekvenci koja pospešuje identifikaciju pojedinačnih mikroorganizama. Koristeći napredne matematičke i statističke alate, u poslednje vreme i veštačku intelgenciju, moguće je preciznije identifikovati mikrobe, definisati karakteristični mikrobiom neke sredine, moguća je njihova kvantifikacija, procena uticaja na različita stanja zemljišta, predviđanje bolesti i dr. Mogućnosti su velike, ali za sada malo ispitane.

Pored molekularnih metoda, za ispitivanje uzoraka se mogu koristiti i neke druge metode, kao na primer hiperspektralno slikanje uzoraka, koje nam otkriva spektar svetla sakriven od ljudskog oka i može pomoći u identifikaciji mikroba pomoću njihovog specifičnog odziva koji kamera hvata prilikom slikanja.

Očuvanje zemljišta i njegovog mikrobioma treba da nam bude prioritet, jer zdravlje zemljišta direktno zavisi od našeg odnosa prema mikrobiomu, što dalje utiče na zdravlje okoline, biljaka i na kraju, nas, ljudi.