Z UPWr do Ilinois – by badać pszczoły

Dr Magda Mielczarek z Pracowni Biostatystyki w Katedrze Genetyki jedzie do Pracowni Biostatystyki i Bioinformatyki na Uniwersytecie Illinois – jednej z najlepszych placówek tego typu na świecie.
4 lutego 2019 roku

Zdobyła Pani stypendium w Programie im. Bekkera na wyjazd naukowy do Stanów Zjednoczonych.

Tak, uzyskałam finansowanie na wyjazd na Uniwersytet Illinois w Urbanie i Champaign do zespołu profesor Sandry Rodriguez-Zas, w którym będę zajmować się genomiką pszczół. Konkretnie zaś określeniem różnic w genomie (kompletną informacją genetyczną organizmu) pomiędzy grupami, które są w rodzinie pszczelej, a więc matką pszczelą, robotnicami i trutniami. W realizowanym projekcie chodzi o scharakteryzowanie genomów tych owadów w kontekście polimorfizmów liczby kopii (rozległe regiony, które uległy wycięciu lub zwielokrotnieniu w genomie), oraz zbadanie czy leżą one u podstaw wydajności zapylania, podziału ról w ulu, wyglądu, itp. Do tej pory nie wyjaśniono dokładnego znaczenia polimorfizmów liczby kopii u pszczół, a być może mają one istotny wpływ na organizm. Jeśli mają, to chcemy wiedzieć, jaki.

bekker-2
Dr Magdalena Mielczarek dzięki Programowi im. Bekkera wyjedzie na Uniwersytet Illinois – badać pszczoły
fot. Tomasz Lewandowski

Co to jest polimorfizm?

Ogólnie mówiąc, polimorfizmem możemy określić występowanie różnic w DNA pomiędzy osobnikami danej populacji. Genomy różnią się w bardzo wielu miejscach różnym rodzajem polimorfizmów, na przykład pojedynczymi zmianami kodu genetycznego (SNP), czy tymi o większym zasięgu: delecjami bądź duplikacjami. Część chromosomu może wypaść (delecja) lub powielić się (duplikacja), co może mieć olbrzymie konsekwencje dla organizmu. Jeżeli te polimorfizmy znajdują się w kluczowych miejscach genomu (na przykład w genach, w sekwencjach regulatorowych), to mogą mieć wydźwięk na przykład w wyglądzie, w zachowaniu.

Badała Pani różnego rodzaju polimorfizmy u świń i krów. Co zwróciło Pani uwagę?

Nasz zespół – Pracownia Biostatystyki, Katedra Genetyki – przyglądał się problemowi zapalenia wymienia u krów mlecznych. Badaliśmy dwie grupy krów: krowy zdrowe, które nigdy w życiu nie przechodziły tej choroby oraz chore, które przechodziły ją dosyć często. W zasadzie wiemy, że zapalenie wymienia wynika głównie z czynników środowiska i tego, co zwierzęciu zapewni hodowca. Wiemy też jednak, że czynniki genetyczne nie są tu bez znaczenia i zwierzęta z określonymi polimorfizmami mogą wykazywać większą lub mniejszą podatność na tę chorobę. Odnalezienie różnic w genomie pomiędzy zdrowymi a chorymi osobnikami, może prowadzić do odkrycia genetycznego podłoża choroby.   

W przypadku pszczół będzie Pani sprawdzała ich odporność, wytrzymałość?

Głównym celem badań jest charakterystyka zmienności genomu pszczoły oraz interpretacja tej zmienności w kontekście wydajności zapylania i bezpieczeństwa żywności.   

Żeby zbadać genom krowy najczęściej pobiera się krew, a jak się bada genom pszczoły?

Dokładnie nie wiem. I dlatego wyjeżdżam. (śmiech) Wiem, jakimi narzędziami z zakresu bioinformatyki będę operować oraz jakim rodzajem danych będę dysponować. Jednak sama identyfikacja polimorfizmów w genomie to za mało. To zrozumienie ich roli będzie stanowić dla mnie największe wyzwanie i warunkuje potrzebę nawiązania współpracy z wybitnymi naukowcami specjalizującymi się w tym zakresie.  

bekker
Badania nad pszczołami będą dotyczyć zmienności ich genomu w kontekście m.in. wydajności zapylania
fot. Tomasz Lewandowski

Jak trafiła Pani do zespołu profesor Sandry Rodriguez-Zas?

Kluczowym miejscem spotkań oraz pretekstem do dyskusji są konferencje naukowe. Na jednej z konferencji dowiedzieliśmy się, że profesor Rodriquez-Zas szuka osoby, która zajmuje się polimorfizmami liczby kopii. I tak od słowa do słowa nasze zespoły porozumiały się co do możliwości współpracy naukowej. W efekcie, zaczęłam więc szukać finansowania, by móc pojechać na Uniwersytet Illinois w Urbanie i Champaign, gdzie pracuje pani profesor.

I dostała Pani stypendium im. Bekkera. Jak przekonała Pani komisję, przyznającą wsparcie?

Wydaje mi się, że ważnym aspektem jest fakt, że nie prowadzono jeszcze takiego rodzaju badań na pszczołach, ale może równie ważny był nacisk na rozwój stypendysty? Jadę za ocean, by się uczyć. We wniosku musiałam wykazać, dlaczego jednostka naukowa, do której chcę pojechać, znacząco wpłynie na mój rozwój jako naukowca. Pracownia Biostatystyki i Bioinformatyki na Uniwersytecie Illinois w Urbanie i Champaign jest jednym z wiodących ośrodków zajmujących się bioinformatyką i genetyką zwierząt na świecie.

Jakie znaczenie dla nauki przyrodniczych ma bioinformatyka?

Uważam, że ogromne. Jeśli spojrzy się na światowe publikacje, to widać, że rozwój technologii pozwolił nam badać genomy na dużo większą skalę. Już nie musimy badać pojedynczego genu, ale możemy też w miarę szybko badać całe genomy i uzyskiwać więcej informacji w krótszym czasie. Mimo iż technologia i towarzyszące jej oprogramowanie komputerowe nie są jeszcze doskonałe, to widać już, że możemy kopać głębiej, a więc poszerzać i modyfikować posiadaną wiedzę.

Czy w bioinformatyce, biostatystyce trzeba być bardziej biologiem czy matematykiem, czy jednym i drugim?

Myślę, że najlepszym rozwiązaniem są zespoły badawcze, w których są zarówno biolodzy, matematycy i informatycy.

I bywa tak, że matematyk mówi, „tego się nie da wyliczyć?”?

Oczywiście, po to właśnie jest, by powiedział, czy dana metoda się nadaje do analizy danego problemu biologicznego. A jeśli się nie nadaje, proponuje inną.

Jakie ma Pani oczekiwania w związku z tym stypendium?

Przede wszystkim chciałbym spojrzeć na wiele problemów badawczych z nowej perspektywy, a także poszerzyć wiedzę z zakresu genetyki, różnych metod analizy genomu oraz metod statystycznych. Mam również nadzieję, że to dopiero początek naszej współpracy.
rozmawiała Katarzyna Kaczorowska