Koralowce mogą być skarbnicą nowych leków – odkrycie naukowców

Rafy koralowe, uznawane za „lasy deszczowe mórz”, skrywają w sobie ogromny potencjał biologiczny. Najnowsze badania ujawniają, że mikroorganizmy żyjące w tych ekosystemach mogą być źródłem przełomowych rozwiązań w medycynie, przemyśle i biotechnologii. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara oraz uczestnicy ekspedycji Tara Pacific odkryli tysiące nieznanych wcześniej bakterii, które produkują unikalne cząsteczki bioaktywne – małe biomolekuły o ogromnym potencjale aplikacyjnym.

„To ogromny skarb genomiczny, którego potencjał dopiero zaczynamy odkrywać” – mówi Rebecca Vega Thurber, morska biolog z UCSB i współautorka publikacji w prestiżowym czasopiśmie Nature. Thurber była jednym z kluczowych badaczy podczas dwuletniej ekspedycji Tara Pacific (2016–2018), podczas której przebadano 32 archipelagi Pacyfiku, pobierając łącznie 58 tysięcy próbek. Była to pierwsza na taką skalę misja naukowa mająca na celu kompleksowe zbadanie bioróżnorodności raf koralowych i otwartych wód oceanicznych.

Mikrobiom raf koralowych – ukryte bogactwo

Głównym celem ekspedycji było scharakteryzowanie całkowitej bioróżnorodności raf i otaczających je ekosystemów. Szczególną uwagę naukowców przyciągnął mikrobiom koralowy – ogromna różnorodność mikroorganizmów żyjących w symbiozie z koralami. Dotychczas większość badań koncentrowała się na bakteriach występujących w wodzie, jednak Thurber i jej zespół postanowili zgłębić tajemnice bakterii ściśle związanych z koralami.

„W przeszłości badano głównie bakterie występujące w kolumnie wodnej, które rzeczywiście są fascynujące pod względem bioróżnorodności. Jednak nikt nie przeprowadził dogłębnej analizy bakterii specyficznych dla korali” – wyjaśnia Thurber. Zespół naukowców zastosował podejście genomowe, polegające na sekwencjonowaniu DNA mikroorganizmów, aby zidentyfikować bakterie występujące w dwóch rodzajach koralowców madreporowych oraz w koralowcu ogniowym – organizmie kolonijnym bliżej spokrewnionym z meduzami niż z typowymi koralami.

3700 nowych gatunków bakterii – rewolucja w biotechnologii

Analiza genomowa pozwoliła na zrekonstruowanie ponad 13 tysięcy genomów mikroorganizmów pochodzących z próbek koralowców. Wyniki były zaskakujące: 90% zidentyfikowanych bakterii było całkowicie nowymi gatunkami, co oznacza, że nauka nie miała wcześniej z nimi kontaktu. „Odkryliśmy łącznie 3700 nowych bakterii, które są ściśle związane z żywicielami – koralami – i nie występują w wodzie” – podkreśla Thurber.

Te mikroorganizmy produkują bioaktywne metabolity – małe cząsteczki, które mogą mieć zastosowanie w różnych dziedzinach. Są one wykorzystywane przez bakterie do wzrostu, komunikacji, obrony oraz adaptacji, ale mogą być również syntetyzowane i stosowane w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym czy materiałowym. „Mogą posłużyć do produkcji leków, detergentów, a nawet materiałów budowlanych, takich jak beton. W biotechnologii te biomolekuły są kluczowe dla tworzenia nowych syntetycznych produktów” – tłumaczy badaczka.

Potencjał korali przewyższa gąbki – nowe perspektywy badawcze

Wśród odkrytych bakterii znalazły się również nowe grupy Acidobacteriota – wszechobecnych mikroorganizmów o wszechstronnym metabolizmie, które kodują nieznane dotąd enzymy. Ich potencjał enzymatyczny może odegrać kluczową rolę w inżynierii białek, otwierając drzwi do opracowania nowych terapii i materiałów.

Co więcej, badania wykazały, że potencjał biosyntetyczny mikrobiomu koralowców jest porównywalny lub nawet wyższy niż u gąbek – organizmów, które od dawna są uznawane za główne źródło bioaktywnych związków. „Gąbki były głównym celem poszukiwań nowych substancji bioaktywnych, ale teraz wiemy, że korale również mogą być równie cennym źródłem” – mówi Thurber. To odkrycie może zrewolucjonizować podejście do pozyskiwania nowych leków i materiałów, otwierając drogę do badań nad nieodkrytymi jeszcze możliwościami terapeutycznymi i przemysłowymi.

„To dopiero początek. Rafy koralowe są jednym z najbardziej niedocenionych ekosystemów na Ziemi. Ich mikrobiom skrywa ogromny potencjał, który może zmienić oblicze medycyny i biotechnologii.”
— Rebecca Vega Thurber, Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara