Od zachwytu roślinami po plany badawcze

Panie Profesorze, czy nowe miejsce pracy naukowej, którym od niedawna są laboratoria CNBCh UW wpłynęło na zmianę profilu waszych badań?

Sytuacja naszej grupy, jak również wielu innych grup badawczych biologicznych, jest o tyle nietypowa, że wychodzimy z badań podstawowych a nie z badań aplikacyjnych. W prawdzie dalej kontynuujemy nasze badania, ale teraz musimy też myśleć o ich praktycznym zastosowaniu.

Nad czym obecnie pracuje Pana grupa?

W naszej grupie realizowane są dwa projekty badawcze finansowane przez NCN, czyli z zakresu badań podstawowych. Jednak bardzo często granica pomiędzy badaniami podstawowymi a aplikacyjnymi jest płynna, a najciekawsze rzeczy odbywają się na ich styku.

Nasze badania dotyczą bardzo ważnej z ekonomicznego punktu widzenia grupy roślin. Zajmujemy się rodziną baldaszkowatych, do których należą tak ważne rośliny uprawne, jak marchew, pietruszka, seler, liczne przyprawy, m.in. kmin i anyż, a także rośliny wykorzystywane w tradycyjnej medycynie. Pod względem znaczenia ustępują one jedynie trawom, do których należą podstawowe zboża, może również kapustowatym i psiakowatym. Lecznicze działanie niektórych baldaszkowatych znane było już od starożytności. W jednym z najstarszych traktatów o roślinach leczniczych, „De Mataria Medica” Dioskuridesa można znaleźć opis kilkudziesięciu gatunków roślin z rodziny baldaszkowatych. To bardzo silnie kontrastuje ze współczesnym wykorzystaniem baldaszkowatych w medycynie. Przeglądając katalog związków chemicznych pochodzenia roślinnego używanych współcześnie w terapii, znalazłem zaledwie kilka, które zostały wyizolowane z baldaszkowatych. Większość z nich pochodziła z najpowszechniej uprawianego gatunku – czyli marchwi. Natomiast istnieje jeszcze wiele dziko rosnących baldaszkowatych, które mogą być w przyszłości źródłem cennych substancji.

To dlaczego nie są wykorzystywane w medycynie?

Powodem słabego wykorzystania zasobów roślinnych jest po prostu ich słabe poznanie. I właśnie nasze badania służą przede wszystkim ułatwianiu innych badań, w tym praktycznych. Zajmujemy się m.in. systematyką grup roślin, które mają duży potencjał użytkowy. Jeden z projektów, który obecnie kończymy, dotyczy dużej grupy baldaszkowatych, obejmującej marchwie. Czyli zarówno uprawną marchew (Daucus carota subs.sativus), jak również wiele dziko rosnących gatunków zaliczanych do rodzaju marchew (Daucus). Nasze badania filogenetyczne i taksonomiczne wywróciły systematykę tej grupy „do góry nogami”. Pokazaliśmy, że relacje pokrewieństwa w obrębie tej grupy są zupełnie inne, niż do tej pory sądzono. Stworzyliśmy nowy system klasyfikacji, czyli innymi słowy nowy katalog tych roślin. Nie ma oczywiście bezpośredniego sposobu komercjalizacji wyników naszych badań, ale to , co stworzyliśmy, jest nieocenionym narzędziem dla innych badaczy, także praktyków, np. dla hodowców roślin.

W jaki sposób hodowcy roślin mogą wykorzystać te badania?

Dzięki naszym badaniom, hodowcy mogą sprawdzić, które gatunki dziko rosnących marchwi są najbliżej spokrewnione z marchwiami z gatunku uprawnego. Następnie mogą krzyżować te dzikie gatunki z odmianami uprawnymi w celu wyprowadzania nowych odmian o pożądanych cechach, np. odpornych na niektóre szkodniki czy choroby. Jest to niezwykle ważny aspekt praktyczny badań taksonomicznych. Jakiś czas temu, ze swoimi współpracownikami zajmowałem się rodzajem seler (Apium), a wyniki naszych badań były niemalże rewolucyjne, ponieważ pokazały, że wszystkie europejskie gatunki, które dotychczasowo uważano za spokrewnione z dzikim selerem zwyczajnym, czyli przodkiem uprawianego selera, nie są jego krewnymi. Natomiast dzikie gatunki selerów występują w Ameryce Południowej, Australii czy na południu Afryki. To ważna wskazówka dla hodowców, mówiąca gdzie mają poszukiwać naturalnego repertuaru zmienności genetycznej, tak ważnego dla hodowli nowych odmian.

Jeden z projektów, który obecnie realizujemy, dotyczy dużego rodzaju zapaliczka (Ferula). Obejmuje on około stu siedemdziesięciu gatunków występujących głównie w Azji Środkowej, ale także Zachodniej i w obszarze śródziemnomorskim. Bardzo wiele z tych gatunków jest używanych w tradycyjnej medycynie.

W jaki sposób są wykorzystywane w medycynie?

Dostarczają one gumożywic, które stosowano jako środki lecznicze np. przy dolegliwościach układu pokarmowego lub chorobach skórnych, ale także jako przyprawy. Jedną z takich gumożywic jest „galbanum, z której destyluje się” olejek galbanowy, bardzo ceniony składnik niektórych perfum. Różne gatunki zapaliczek dostarczają gumożywice o różnym składzie. Jednak problemem jest rozpoznawanie gatunków – często tak naprawdę nie wiemy, które gatunki są które. Jeśli zaczniemy przeglądać książki botaniczne dotyczące azjatyckich zapaliczek, to w każdej z nich znajdziemy inne ujęcie taksonomiczne – czyli jest ogromny mętlik. I niestety nasze badania pokazały, że ma źródło biologiczne. Najprawdopodobniej, różne gatunki środkowoazjatyckie zapaliczek krzyżują się ze sobą, co stwarza duże problemy przy ich ewentualnym wykorzystaniu medycznym. Różne populacje tego samego gatunku wskutek krzyżowania się z innymi gatunkami mogą charakteryzować się odmiennymi cechami fitochemicznymi.

Czyli oznacza to, że mają one inne właściwości?

Tak, mają inne właściwości, ponieważ ich gumożywice różnią się składem chemicznym. Nasze badania pokazują, że jeśli chcemy wykorzystać te gatunki w medycynie, to musimy przede wszystkim uporządkować ich systematykę, aby móc rozpoznawać cenne gatunki. Obecnie przygotowujemy publikację, w której dane o zawartości związków chemicznych w różnych gatunkach zapaliczek przekładamy na kontekst ewolucyjny. Czyli wyróżniamy grupy blisko spokrewnionych gatunków, charakteryzujące się podobnym składem związków chemicznych, żeby wskazać innym badaczom, którymi grupami warto się zająć.

W 2013 roku zwyciężył Pan w plebiscycie organizowanym na Uniwersytecie Warszawskim, w którym przyznano Panu tytuł Nauczyciel Akademicki Roku za wykład „Dront dodo w sztuce i literaturze. Krajobraz z wymarłym gatunkiem”. Czy poświęcenie uwagi temu zagadnieniu jest również częścią Pana zainteresowań badawczych?

Nie, nie zajmuje się zawodowo drontem dodo. Wybrałem dodo na temat mojego wykładu, ponieważ powala on nie tylko na pokazanie pracy naukowej i warsztatu badacza, ale również wpływu człowieka na środowisko naturalne, przyrodę, a także związki przyrody ze sztuką. Czasem biolodzy są postrzegani jako osoby, które chciałyby wszystko pokroić, rozetrzeć w moździerzach, zbadać pod kątem chemicznym, biologicznym, molekularnym, a nie potrafią dostrzec piękna natury. Nie jest to prawdą, ponieważ każdy biolog zaczynał swoją przygodę z biologią od zachwytu przyrodą, pięknem samych organizmów – roślin, ptaków, motyli, owadów, przyrody. Właśnie tę fascynację chciałem oddać w moich wykładach.

A jak było z tą fascynacją w Pana przypadku?

Podobnie – od zachwytu roślinami, motylami, ptakami, rybami itd. Obecnie jednak pracuję nad roślinami, choć kiedyś myślałem, że pójdę zupełnie inną drogą nauki. Czasem nasze wybory mają charakter przypadkowy i nie zawsze są kontynuacją tego, czym się fascynowaliśmy jako dzieci. Myślę, że najważniejsza jest w tym przypadku potrzeba poznania, dowiedzenia się czegoś. Każdy z nas, widząc złożoność przyrody czy piękno organizmów, oprócz zachwytu dla samego piękna zadaje sobie pytanie – jak to jest zbudowane, jak działa? Dlaczego organizmy są tak a nie inaczej zbudowane, jakimi drogami przebiegała ich ewolucja. W pewnym momencie te pytania są znacznie bardziej istotne, niż obiekt nad którym się pracuje.

Chciałabym zapytać o plany badawcze? Nad czym Pana grupa chciałaby pracować po zakończeniu obecnie realizowanych projektów?

Będziemy dalej podążać drogą na styku badań podstawowych i stosowanych i dalej zajmować się różnorodnością baldaszkowatych, ze względu choćby na to, że ją bardzo dobrze znamy. Najbardziej obiecujący wydaje się kierunek badań wiążący ewolucję roślin z ich różnorodnością biochemiczną. Baldaszkowate pod tym kątem nadal są słabo poznane.

Mamy nadzieję, że nasze badania nad pokrewieństwem i systematyką baldaszkowatych pozwolą na uporządkowanie wiedzy o ich różnorodności chemicznej, a tym samym umożliwią ich lepsze wykorzystanie. Na razie nasza wiedza o tym, jak poszczególne gatunki są ze sobą spokrewnione, jest niewystarczająca. Jeśli będziemy mieli dobry system klasyfikacji roślin, czyli dobrze ustalone relacje pokrewieństwa między nimi, wtedy będzie można w sposób bardziej usystematyzowany poszukiwać w nich substancji o określonych właściwościach.

Prof. Krzysztof Spalik

,,Czasem biolodzy są postrzegani jako osoby, które chciałyby wszystko pokroić, rozetrzeć w moździerzach, zbadać pod kątem chemicznym, biologicznym, molekularnym, a nie potrafią dostrzec piękna natury. Nie jest to prawdą, ponieważ każdy biolog zaczynał swoją przygodę z biologią od zachwytu przyrodą, pięknem samych organizmów – roślin, ptaków, motyli, owadów, przyrody. Właśnie tę fascynację chciałem oddać w moich wykładach.”