Biotehnologija bo krojila prihodnost

NIB je vpet v najbolj pomembne projekte za obstoj in napredek človeštva, kot sta razvoj bioloških sredstev za zaščito rastlin v kmetijstvu in iskanje inovativnih rešitev za bolj učinkovito in sonaravno pridelovanje hrane, denimo super krompirja, ki bi ob rastočem prebivalstvu na Zemlji pomembno prispeval k zagotavljanju prehranske varnosti v Evropi. Zelo močni so v genskem inženiringu, s katerim bi lahko rešili številne probleme človeštva, vendar je ta v Evropi dovoljen samo za uporabo v medicini, v prehrani pa ne. O dejavnosti inštituta in načrtih za prihodnost smo se pogovarjali z direktorjem dr. Matjažem Kuntnerjem.

Letos Nacionalni inštitut za biologijo praznuje 60-letnico delovanja in prav leto 2020 bo šlo v zgodovino kot tisto, v katerem je virusom, parazitski obliki življenja, ki brez gostitelja ne morejo preživeti, uspelo ustaviti življenje. Verjetno v vseh šestdesetih letih obstoja NIB-a ni bilo leta, ki bi bilo letošnjemu vsaj malo podobno. Kako v tej luči doživljate pandemijo koronavirusa?

To, da nam je pandemija letos spremenila življenje, velja tako za naš inštitut kot za vse druge panoge. Majhna specifika pri nas je, da kot biologi viruse razumemo bolje od manj podučenih ljudi. In če del prebivalcev jemlje epidemijo bolj lahkotno ali celo konspirativno, je mi ne. Zavedamo se potencialne nevarnosti novih patogenov. Pa ne govorim samo o nevarnosti ekonomskega kolapsa družb in degradacije medosebnih odnosov in neproduktivnih dnevnopolitičnih diskurzov. Govorim o resni nevarnosti malo poznanega seva virusa, ki ne povzroča samo respiratornih težav, temveč lahko napade tudi človekove notranje organe, tudi možgane, in nam povzroči trajne okvare zdravja. Kot ste rekli, v 60-letni zgodovini Nacionalnega inštituta za biologijo se s tovrstno krizo še nismo srečali. Trenutno gremo skozi veliko preizkušnjo, da na eni strani zagotavljamo čim bolj nemoten proces našega raziskovalnega in administrativnega dela, po drugi pa naših kadrov ne izpostavljamo nevarnostim.

Zdi se, da je koronavirus na črti presenečenj v biologiji brez konkurence; kateri dogodek v šestdesetih letih inštituta pa bi vendarle lahko uvrstili vsaj na drugo mesto za njim? 

Tudi drugi dogodek po pomembnosti, vsaj po moji oceni, se je zgodil letos, v marcu, ko sva s tedanjim ministrom za izobraževanje, znanost in šport Jernejem Pikalom podpisala pogodbo o financiranju naše nove ljubljanske infrastrukture, ki jo imenujemo Biotehnološko stičišče NIB. Projekt se v glavnem financira iz evropskih kohezijskih sredstev in bo zgrajen do leta 2023. Takrat se bo za NIB začelo novo obdobje, ki ga bo zaznamovala opremljenost visoke kvalitete, s katero bomo uprizorili znanstvene in biotehnološke preboje v svetovni vrh. Kadre že imamo oziroma jih sproti odbiramo, in to ne samo z domačega znanstvenega trga dela.

Katere dosežke inštituta v šestdesetih letih obstoja bi sicer uvrstili med največje?

Če se še enkrat pomudimo pri pridobivanju infrastrukture, je treba omeniti kar nekaj dogodkov, npr. vselitev ljubljanskega dela inštituta v Biološko središče na Večni poti v devetdesetih letih, vselitev piranskega dela NIB (Morska biološka postaja Piran) v prenovljene prostore na Fornačah v prvih letih tega stoletja, nakup takrat sodobne, danes sicer zastarele ladje za raziskovanje obalnega morja, pa postopno pridobivanje zelo kvalitetne raziskovalne opreme v Ljubljani, zaradi katere smo prišli v hudo prostorsko stisko. Med kadrovskimi pridobitvami je bilo vodenje mojih osmih predhodnikov ključno, saj so postopoma vzpostavljali vedno višje organizacijske standarde in tako omogočili kadrovsko rast iz peščice entuziastov v šestdesetih letih do 170 ljudi, ki jih zaposlujemo danes. Med njimi razpolagamo z mnogo kadri, za katere lahko trdim, da so znanstvenice in znanstveniki svetovnega nivoja. Druge še privabljamo. Ti raziskovalci letno producirajo znanstvene publikacije, ki odmevajo v svetovni znanosti. Teh je preveč, da bi jih tu naštel in tudi ne bi bilo pošteno izpostaviti peščice med množico kvalitetnih dosežkov. Zadnji mejnik v našem delovanju se je prav tako zgodil letos, in sicer podpis sporazuma, s katerim je NIB postal pridružen član Univerze v Ljubljani.

NIB v Sloveniji nikoli ni imel tako kultnega statusa kot denimo Institut Jožef Stefan, kar pa se je z vzponom biotehnologije spremenilo. Kako sodelujete z drugimi inštituti? 

Naše znanstveno sodelovanje z drugimi inštituti je zgledno, tako konkretno pri raziskovalnih in razvojnih projektih kot s skupno koordinacijo zastopanja interesov javnih raziskovalnih zavodov. Jožef Stefan je med temi zavodi daleč največji in z njim ne tekmujemo niti za status niti za sredstva. Kar je za nas bolj pomembno, je to, da je NIB največji javni raziskovalni zavod, ki se posveča raziskovanju bioloških pojavov in sistemov, poleg tega pa zaposlujemo kadre iz nebioloških disciplin, ki so pomemben vezni člen med temeljno biologijo, biotehnologijo, varstvom narave in človekovega zdravja. Omenili ste vzpon biotehnologije. Ta je hiter, skokovit in neustavljiv in to področje bo krojilo prihodnost. To se izkazuje tudi z letošnjima dobitnicama Nobelove nagrade za kemijo, ki sta našli način za editiranje genomov organizmov. To tehniko na NIB-u že uporabljamo. Z dvema centroma znanja, enim v Ljubljani in drugim v Piranu, ter s še bolj živahnim globalnim znanstvenim udejstvovanjem bo NIB del tega neslutenega napredka.

NIB v Sloveniji nikoli ni imel tako kultnega statusa kot denimo Institut Jožef Stefan, kar pa se je z vzponom biotehnologije spremenilo. Kako sodelujete z drugimi inštituti? 

Naše znanstveno sodelovanje z drugimi inštituti je zgledno, tako konkretno pri raziskovalnih in razvojnih projektih kot s skupno koordinacijo zastopanja interesov javnih raziskovalnih zavodov. Jožef Stefan je med temi zavodi daleč največji in z njim ne tekmujemo niti za status niti za sredstva. Kar je za nas bolj pomembno, je to, da je NIB največji javni raziskovalni zavod, ki se posveča raziskovanju bioloških pojavov in sistemov, poleg tega pa zaposlujemo kadre iz nebioloških disciplin, ki so pomemben vezni člen med temeljno biologijo, biotehnologijo, varstvom narave in človekovega zdravja. Omenili ste vzpon biotehnologije. Ta je hiter, skokovit in neustavljiv in to področje bo krojilo prihodnost. To se izkazuje tudi z letošnjima dobitnicama Nobelove nagrade za kemijo, ki sta našli način za editiranje genomov organizmov. To tehniko na NIB-u že uporabljamo. Z dvema centroma znanja, enim v Ljubljani in drugim v Piranu, ter s še bolj živahnim globalnim znanstvenim udejstvovanjem bo NIB del tega neslutenega napredka.

Podnebne spremembe, ki so bile doslej številka ena na lestvici izzivov sodobne družbe, smo nenadoma povsem zanemarili oziroma videti je, da bi se s prisilnim zmanjšanjem gospodarske aktivnosti utegnile rešiti kar same. 

Na prvi pogled je koronska kriza začela urejati zdravje planeta kar brez sodelovanja človeka. Izpusti toplogrednih plinov v ozračje so se zaradi omejevanja potovanj drastično zmanjšali in učinek tega je naravi in človeku bolj varna atmosfera. Skrbi nas lahko dvoje. Prvo je to, da znanstvene študije kažejo, da so posledice čezmernih izpustov preteklih desetletij že povzročile ireverzibilne spremembe v klimi: temperatura zraka in oceanov bo še naraščala, ne glede na trenutne manjše izpuste. Druga skrb vzbujajoča stvar pa je neizmerna človekova neumnost. Takoj ko bomo lahko, bomo spet prešli na stare načine življenja in spet povečali izpuste toplogrednih plinov na nesprejemljive ravni. Brez spremembe načina življenja, ki bo nujno vključeval manj potovanj in več virtualnih stikov, manjšo potrošnjo in to bolj lokalno, pa bolj trajnostno rabo energentov, nimamo možnosti za boj proti podnebnim spremembam. Dvomljivci menijo, da so podnebne spremembe izmišljene oziroma da so trenutne razmere posledica naravnih ritmov na Zemlji. Moj nasvet je, da začno spremljati kredibilne vire, bodisi znanstvene ali poljudne, in da se nehajo za oblikovanje svojih mnenj zanašati na spletne klepetalnice.

Katere projekte ste nameravali izpeljati na inštitutu v okviru praznovanja šestdesetletnice, dokler vas ni ustavil virus?

Večino zastavljenih projektov smo ali bomo izpeljali. Februarja smo v državnem svetu izvedli strokovni posvet o varstvu rastlin. Omenil sem že svečan podpis pogodbe o financiranju BTS NIB, ki smo ga izvedli marca. Skupaj z Gospodarsko zbornico smo septembra organizirali okroglo mizo o sodelovanju bioznanosti z gospodarstvom. Letos izdajamo ne samo eno, ampak kar dve monografiji, obe zaznamujeta NIB-ov 60. rojstni dan. Prva ima naslov »60 pogledov na biodiverziteto« in je že na voljo. V njej s 60 zgodbami poljudno predstavljamo, kaj biodiverziteta je in kaj pomeni ter zakaj jo ohranjati. Druga knjiga izide decembra in bo podala zgodovinski pogled na 60-letni razvoj inštituta, s pogledom v prihodnost. Trenutno je negotova izvedba dveh dogodkov, ki smo ju načrtovali v živo, in sicer posveta o podnebnih spremembah ter slavnostne akademije ob 60-letnici pod pokroviteljstvom predsednika republike. To zadnje selimo na splet in pripravljamo film, ki bo objavljen decembra.

Odnosi v naravi so zelo kompleksni, človek si jo poskuša ukrojiti po svoji meri. Ena od dejavnosti NIB-a je genski inženiring, ki v javnosti velja za eno od bolj nerazumljenih ali celo osovraženih področij biologije. Kako gledate na to?

Negativen pogled dela javnosti na genski inženiring je podoben negativni naravnanosti proti mnogim drugim napredkom znanosti. Tovrstno nesprejemanje nepoznanega ni nič novega. Če bi se človeštvo raje prepustilo tem sentimentom, danes ne bi imeli telefonov, interneta, električnih vozil, mikrovalovnih pečic, testov za COVID-19 in kopice drugih inovacij in izboljšav. Genski inženiring pomeni samo to, da se spremeni molekularni detajl v organizmovi dedni zasnovi z namenom spremembe lastnosti organizma. To je človek vedno počel, vendar na manj sofisticirane načine. Tudi umetno odbiranje ras, pasem in sort je genski inženiring, vendar z manj natančnimi genetskimi tarčami, enako pa poskrbi za gojenje organizmov z želenimi lastnostmi. Če je kdo a priori proti sodobnemu genskemu inženiringu, istočasno pa ga med sprehodi s svojim čistokrvnim psičkom, ki je plod umetne selekcije, muči trpljenje ljudi, ki umirajo od žeje, lakote in bolezni, je to svojstven paradoks, da ne uporabim besede hipokrizija. Z genskimi manipulacijami bi človek namreč lahko ustavil stradanje velikega dela prebivalcev tretjega sveta in poskrbel za nove načine preventivne medicine. Kako? Pustite znanstvenikom, da pokažemo na načine.

Bega pa me tudi teza o zmanjšanju biodiverzitete. Muzejski delavci in kmetje nam sporočajo, da so se pojavili škodljivci, mrčes in plesni, ki jih doslej ni bilo. Bi lahko rekli, da smo pri ocenjevanju biološke pestrosti prav tako nedosledni in kot problem zaznavamo samo izginjanje velikih zveri, sesalcev, ptičev, porasta insektov pa ne ocenjujemo z istimi merili?

Izgubljanje biotske pestrosti je zelo kompleksen pojav. Po eni strani ga je precej preprosto pokazati na primerih velikih, enigmatičnih živali in rastlin. Vsak od nas lahko razume to, da je človek posekal večino naravnih nasadov sekvoj in iz tega lesa zgradil San Francisco in druga velika mesta. Preprosto je tudi doumeti, da populacije nekaterih dobro poznanih živali v naravi upadajo, s tem pa se denimo veliki panda, orangutan, gorila, beli nosorog in sladkovodni delfin približujejo izumrtju. Mnogih drugih vrst že ni več na planetu, dokazljivo pa so bile prisotne v zgodovini človeka. Manj je razumljivo, da moramo kljub rasti določenih populacij in vrst, npr. tistih, ki se zlahka prilagodijo človekovemu okolju in škodljivcem, še vedno govoriti o izgubi biodiverzitete, saj dominacija teh vrst nujno pomeni negativen vpliv na tiste vrste, ki so na nekem mestu avtohtone. To vodi v tako imenovano homogenizacijo biote, kar pomeni preštevilne vrste, ki nekam ne sodijo naravno, sočasno pa lokalna izumrtja vrst, ki bi tam morale biti. Varstvena biologija, s katero se na NIB-u ukvarjamo tako lokalno kot globalno, je tu ključna. 

Še eno področje, ki ga javnost ne razume, je varstvo rastlin; če leto 2020 ne bi bilo leto koronavirusa, bi bilo leto varstva rastlin. Tudi rastline tako kot človek zbolijo in potrebujejo zdravila, saj jih napadajo škodljivi organizmi, suša, vlaga. Katere so prioritete varstva rastlin na ravni Slovenije?

Eden od oddelkov NIB-a se ukvarja z rastlinami s poudarkom na njihovem zdravju. Prav tako kot človeka tudi rastline napadajo patogeni: bakterije, glive, virusi, fitoplazme. Te povzročajo že poznane in tudi nove bolezni, ki se lahko hitro razširijo in povzročajo propad nasadov, sadovnjakov, poljščin. Proti tovrstnim boleznim in proti škodi, ki jo povzročajo rastlinojedi škodljivci, so se kmetovalci tradicionalno borili z uporabo pesticidov, herbicidov in drugih strupov, ki pa so lahko nevarni človeku in zdravju ekosistemov. Uporabo teh je treba opustiti in namesto tega najti biološke načine kontrole škodljivcev in patogenov. S tem se na NIB-u ukvarjamo na več ravneh. Imamo nacionalne in evropske referenčne laboratorije za rastlinske patogene in iščemo inovativne rešitve za bolj učinkovito in sonaravno pridelovanje hrane, med drugim z genskim inženiringom. Iščemo tudi načine za biološko kontrolo škodljivcev v agroekosistemih z uporabo in manipulacijo feromonov njihovih plenilcev. Preučujemo tudi, kako biodiverziteta v spremenjeni krajini vpliva na pridelovalne prakse. In ne nazadnje, poljščin ne bi bilo brez naravnih opraševalcev rastlin. Ste vedeli, da v Sloveniji poleg domače čebele živi še več sto vrst divjih opraševalcev? Vsa ta biotska pestrost pomaga vzdrževati zdravje ekosistemov, tako naravnih kot antropogenih, in s tem zagotavlja človekovo zdravje. 

Če izpostavimo še verjetno prvo težavo in izvor vseh drugih izzivov sodobne družbe – prenaseljenost našega edinega planeta. Letos namreč ne praznujemo le šestdesetletnice NIB-a, temveč tudi 60-letnico kontracepcijske tablete, instrumenta, ki je doslej uspešno reševal prenaseljenost vsaj na ravni Evrope in drugih razvitih držav, manj uspešno pa v t. i. tretjem svetu. Zakaj?

Čeprav sem strokovnjak za reprodukcijo pajkov, ne človeka, bom poskušal odgovoriti tudi na to. Dejstvo je, da so določeni deli planeta, tisti, kjer so zgoščeni viri vode in kmetijske pridelave, pa tisti ob strateških pristaniščih, grozovito prenaseljeni. Človek je s svojim umom, inovacijami in vztrajnostjo spremenil naravne vzorce odmiranja prenaseljenih delov svetovne populacije. Bolj razviti deli sveta so se temu pojavu uprli s kontrolo rojstev ter z ekonomskim napredkom, ki sam po sebi favorizira manj številne, a premožnejše družbe. Če k vsemu temu, revščini in prenaseljenosti v tretjem svetu, prištejemo še konflikte, ki jih sproža kombinacija verskega fanatizma in boja za vire, je situacija takšna, kot jo vidimo: gromozanske razlike med razvitim in nerazvitim svetom. Kaj vidim kot rešitev? Odločevalci morajo začeti bolj slediti navodilom, ki prihajajo iz družboslovnih in naravoslovnih znanosti. Nujno je zmanjševanje razlik med ekonomijami, nižanje rodnosti in obenem višanje zdravstvenih standardov, kontrola rasti prebivalstva, zavarovanje biotske raznovrstnosti in naravnih virov ter skrb za zdravje planeta. Planet je samo en in težave z njegovim zdravjem, kjerkoli se pojavijo, nas zadevajo vse. Vsem težavam, ki nas pestijo, je skupno to, da potrebujemo znanje. Blaginja ne bo prišla sama od sebe in nobeno božanstvo nam ne bo ohranilo planeta namesto nas.

Nazadnje omeniva raziskave vaše skupine. Ukvarjate se z biologijo pajkov. Zakaj raziskujete prav pajke?

Pajki so skupina členonožcev, ki je ravno prav diverzificirana, torej vrstno bogata, da daje statistično ponovljive vzorce diverzitete za raziskave evolucije in ekologije. Če je danes opisanih okrog 50 tisoč vrst pajkov, pa domnevamo, da jih je dejansko precej čez 100 tisoč. Torej je že njihova vrstna pestrost izjemna in taksonomi se trudimo opisovati vrste, predno izumrejo. S svojo bogato zalogo ekoloških in vedenjskih prilagoditev pa so pajki enostavno fascinantni. Poseljujejo vse kopenske ekosisteme, imamo milimetrske do decimetrske vrste, mnogi pletejo lovilne mreže, ki so arhitekturno in materialno zanimive, uporabljajo vedenjske vzorce, ki spominjajo na znanstveno fantastiko, seveda imajo pajki tudi strup, ki molekularno in funkcionalno močno variira. Skupek vseh teh lastnosti je zadosten razlog, da bi morali o tej skupini organizmov vedeti več.

In kam trenutno vodijo vaše raziskave? 

V svojih trenutnih raziskavah s sodelavci preverjamo veljavnost hipoteze evolucijskih slepih ulic. Ta kontroverzna ideja poskuša identificirati lastnosti organizmov, ki lahko na kratek rok ponudijo prednosti, na dolgi rok pa so tako neekonomične, da sprožijo izumiranje vrst in skupin organizmov. Trenutno preverjamo, ali bi ekstremne velikosti pri nekaterih pajkih lahko predstavljale tovrstna izumiranja. Zanimajo me tudi vzorci in vzroki za razlike v vrstni pestrosti skupin, višjih taksonov. S kolegom Klemnom Čandkom sva letos objavila študijo, ki s strojnim učenjem pokaže na to, da so rodovi pajkov z manjšimi samci vrstno bogatejši. Zanima me tudi biogeografija, torej veda, ki razlaga trenutno in preteklo poseljenost organizmov po zemeljski obli. Naša ekipa z doktorsko študentko Evo Turk je letos objavila novo metodo, ki pri rekonstrukciji zgodovinskih vzorcev poseljevanja in diverzifikacije organizmov kot prva upošteva raznolike verjetnosti prečkanja celin in otokov v odvisnosti od specifik biologije organizmov in fizične oddaljenosti zemeljskih gmot v njeni zgodovini. 

S kolegico Simono Kralj - Fišer se že vrsto let posvečava tudi spolnim navadam pajkov, med drugimi raziskujemo evolucijo spolnega konflikta, ki se včasih kaže v na videz bizarnih vedenjih, npr. v spolnem kanibalizmu in genitalni mutilaciji. Vedno so me fascinirale tudi mreže pajkov. S kolegom Matjažem Gregoričem sodelujem v raziskovanju  molekularnega filtriranja okoljske DNK skozi pajčje mreže. Pred leti smo z ameriškimi kolegi objavili anotiran genom pajka zlatega mrežarja, kjer smo ugotovili, da je genov, ki kodirajo lastnosti svile, precej več, kot smo dotlej domnevali. Moj naslednji projekt je usmerjen v to, da bi popisali celotno orodje, ki ga pajki v genetskem smislu uporabljajo za svilo, nato pa želimo z genskim editiranjem ustvariti supersvilo. To zadnje so za zdaj še neizdelane ideje, vendar zanje že iščemo financerje. Natanko pa že vem, kje te raziskave izvesti, v Biotehnološkem stičišču NIB.

Članek je bil objavljen v reviji Gea (december 2020)

Več o reviji Gea >