Zmień perspektywę! Zostań naukowcem! Bakterie, DNA i pestycydy czyli co w glebie siedzi Projekt dofinansowany ze środków m st. Warszawy Paweł Krawczyk, IBB PAN, BioCEN 02.12.2010
W celu zapoznania się Magister biotechnologii, studia w ramach Kolegium Międzywydziałowych Indywidualnych Studiów Matematyczno- Przyrodniczych na Uniwersytecie Warszawskim, Doktorant Instytutu Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk, stypendysta Ośrodka Transferu Technologii BioTech-IP
Plan wieczoru Naukowiec czyli kto? Kariera naukowa od przedszkolaka do profesora Co w glebie siedzi? Co to znaczy byd naukowcem?
Naukowiec (ang. Scientist) Ekspert w pewnej dziedzinie nauki, stosujący w prowadzonych przez siebie badaniach metody naukowe Słowo (scientist) wymyślone w 1833 r. przez Williama Whewella na prośbę poety Samulea Coleridge a Wcześniej posługiwano się zwrotami filozof przyrody lub człowiek nauki
Co łączy postaci na zdjęciach? Każda osoba wystarczająco ciekawa otaczającego świata może zostać naukowcem
Cechy naukowca
Cechy naukowca Ciekawośd!! Cierpliwośd Wnikliwośd Zamiłowanie (pasja!) Umiejętnośd stosowania metod naukowych
Metoda naukowa
Od przedszkolaka do profesora Typowy przebieg kariery naukowej: przedszkole Szkoła podstawowa liceum studia doktorat Staż podoktorski, habilitacja, profesura Początki zainteresowania nauką Dogłębne poznawanie danej dziedziny Dalszy rozwój pasji
Droga alternatywna Kariera w przemyśle przedszkole Szkoła podstawowa liceum studia doktorat Staż podoktorski, habilitacja, profesura
Początki zainteresowania nauką Po liceum - wybór kierunku studiów!!!
Studia Zdobywanie i poszerzanie wiedzy Pierwszy kontakt z pracą eksperymentalną
Praca magisterska Hipoteza: białka transportujące RNA wpływają na rozwój drzewka dendrytycznego komórek nerwowych Testowanie hipotezy: obserwacja komórek nerwowych pozbawionych badanych białek oraz obserwacja rozmieszczenia białek w neuronach
Rozwijanie pasji koła naukowe
Duży projekt naukowy? Czemu nie
A co po studiach? Doktorat Praca
Doktorat Samodzielna praca naukowa Formułowanie hipotez i ich testowanie Projektowanie eksperymentów Prezentacja własnych wyników
Praca Pracujesz nad tym, co zleca Ci ktoś inny Pracujesz na czyjś koszt Twoje wyniki nie należą do Ciebie Duży kapitał na badania Poszukiwanie zastosowao
Co w glebie siedzi? Czyli czym się zajmuję na doktoracie Metagenomy jako źródło nowoczesnych narzędzi biotechnologicznych służących do bioremediacji i biotransformacji Czas trwania: 01.01.2010-31.12.2014 Kwota projektu całość: 15 225 200,27 PLN Kwota projektu IBB PAN: 13 094 140,53 PLN Projekt finansowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka poddziałanie 1.1.2
Co w glebie siedzi? Czyli czym się zajmuję na doktoracie Pestycydy środki ochrony roślin, mające zapewnić ochronę upraw przed owadami, grzybami, chwastami
Pestycydy dobre czy złe? Toksyczne Mutagenne/kancerogenne Produkty degradacji są bardziej toksyczne niż oryginalny pestycyd Stabilne chemicznie pestycydy akumulują w środowisku (są odporne na rozpad biologiczny) 80-90% 10-20% 0,1%
Pestycydy dobre czy złe?
Co się dzieje z przeterminowanymi pestycydami? Od lat 60. XX wieku przeterminowane środki ochrony roślin stanowiły spory problem Przeterminowane pestycydy składowano w tzw. mogilnikach W Polsce składowano w ten sposób ok. 9000 ton pestycydów w ok. 1300 mogilnikach
Metody remediacji zanieczyszczonej gleby Metody fizyko-chemiczne: - Usunięcie setek ton zanieczyszczonej ziemi - transport do spalarnii lub skladowiska - Ekstrakcja zanieczyszczeń - Spalanie Bioremediacja zastosowanie organizmów rozĸładających pestycydy - niska efektywność - czasochłonne (do 3 lat) - GMO nieakceptowane przez społeczeństwo
Bioremediacja nadzieja w enzymach? Enzymy naturalne katalizatory - możliwość zastosowania in situ - Mniejsze zniszczenie środowiska - enzymy nie wymagają dodatkowej kontroli - całkowicje degradowalne -Bardzo szybkie (dekontaminacja w ciagu minut) - wybrane klasy enzymów rozkładają zanieczyszczenia różnego rodzaju Przykład z Australii (CSIRO) 80 000 litrów mocno skażonej wody z pól bawełny usunięcie skażenia z wydajnością 90% czas: 10 minut
Gleba - Bogate środowisko Fakty 4-6x10 30 komorek bakteryjnych na ziemi 2.6x10 29 komorek bakterii w glebie 1 gram gleby zawiera 10 2 10 5 bakterii Tylko ok. 0.1 % bakterii glebowych można hodować Bakterie: Najłatwiej dostosowujące się organizmy na Ziemi Łatwo dostosowują swój metabolizm do wymogów środowiska Mogą przeżyć w najbardziej ekstremalnych środowiskach Mogą metabolizować związki chemiczne które są toksyczne dla innych organizmów (np. pestycydy)
I co dalej? Co wiemy: bakterie to bardzo zmienne organizmy w mogilnikach przez kilkadziesiąt lat przechowywano różnego rodzaju pestycydy w glebie mającej kontakt z pestycydami żyją bakterie Hipoteza: Bakterie żyjące w glebie z mogilników w wyniku długotrwałego kontaktu z pestycydami wykształciły enzymy umożliwiające ich rozkład i zjadanie
Metagenomika genomika środowiska Sekwencjonowanie i analiza DNA mikroorganizmów żyjących w danym środowisku, bez potrzeby ich hodowania Bakterie glebowe zawierają ogromną ilość informacji genetycznej, która była niedostępna klasycznymi metodami mikrobiologicznymi Genomy bakteryjne posiadają sekwencje kodujące enzymy zdolne do katalizy wielu procesów chemicznych, w tym rozkładu pestycydów
Strategia realizacji projektu Izolacja DNA metagenomowego z próbek skażonej gleby oraz analiza rodzaju skażeo Sekwencjonowanie metagenomu, składanie sekwencji i ich analiza bioinformatyczna Testy biochemiczne analiza aktywności stabilności i specyficzności enzymów Synteza genów, klonowanie i nadekspresja w celu oczyszczenia wybranych klas enzymów
Biokataliza Zastosowanie enzymów do przeprowadzania reakcji chemicznych Dekontaminacja środowiska naturalnego Produkcja substratów dla syntezy chemicznej Przemysł farmaceutyczny
Podsumowanie Nauka to pasja i ciekawośd świata Odkrycia naukowe mogą prowadzid też do wymiernych efektów dla ludzkości i dla odkrywcy Nie wszyscy naukowcy to szaleocy :)
Podsumowanie