Każdy czas w życiu ma swoje prawa, młodość także. Jest ona nie tylko piękna, ale przede wszystkim rzutka, nacechowana odwagą. Na początku każdej drogi jest zapał. Popełnione błędy nie odstraszają, lecz jeszcze silniej mobilizują do walki. Napotykane trudności podsycają ciekawość poznania niedostępnego. Grzechem trudnym do wybaczenia jest duszenie tej energii. Mądry opiekun rodzącego się talentu nie każe mu czekać w kolejce po sławę. Nie lęka się, że uczeń przerośnie mistrza i robi wszystko, by pomóc. Tego wymaga etyka uczonego, czyli właściwe zrozumienie misji, jaką jest edukacja i kształcenie następców. Pamiętam, jak Jerzy Giedroyc mówił o spoczywającym na każdym pokoleniu obowiązku pozostawienia po sobie następców. Ta mądrość, właściwie już filozofia, odnosi się z pewnością także do wiedzy. Zobowiązuje nas do tego intelektualna uczciwość. Kto o tym zapomina, będzie także zapomniany przez historię. I warto o tym pamiętać.

W swojej piętnastoletniej praktyce dziennikarskiej, popularyzując wiedzę, miałem zawsze szczęście do ludzi. Spotykałem wielkich, ale też dopiero zaczynających przygodę z nauką. Cenię sobie te spotkania z nieoszlifowanymi brylantami, które każdego dnia zaczynają świecić jaśniej. Ich oczy przypominają gwiazdy rozpalone sobie tylko znaną energią. Czasem trzeba w nich ostudzić temperaturę pasji badawczej, by nie spłonęli w tyglu niepoznanych zjawisk. I dopiero wtedy wydobyć z nich to, co najcenniejsze. Takich właśnie młodych naukowców poznałem niedawno.

Specyfika rozrodu ryb

Dr inż. Radosław Kowalski jest absolwentem Wydziału Ochrony Środowiska i Rybactwa Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. Dotychczasowe osiągnięcia naukowe zaowocowały uzyskaniem w 2004 roku nagrody Fundacji Pro Scientia et Vita, utworzonej przez członków Polskiej Akademii Nauk. Od pięciu lat dr Kowalski jest asystentem w Zakładzie Andrologii Molekularnej Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. Ten młody człowiek, pasjonujący się prywatnie wędkarstwem i żeglarstwem, w lutym tego roku uzyskał dwuletnie stypendium Japońskiego Towarzystwa Popierania Nauki (JSPS). Na stażu w Kraju Kwitnącej Wiśni będzie prowadził badania w placówce Uniwersytetu w Tokio, Misaki Marine Biological Station. A temat, oczywiście, związany jest z ichtiologią, konkretnie, z rozrodem ryb.

Jak powiedział młody badacz, ryby kostnoszkieletowe należą do gromady zwierząt, których rozród w zdecydowanej większości gatunków opiera się na zapłodnieniu zewnętrznym. Specyfika rozrodu w warunkach zewnętrznych przekłada się na budowę i charakter ruchu plemników ryb. W odróżnieniu od zwierząt o zapłodnieniu wewnętrznym, plemniki ryb kostnoszkieletowych nie posiadają akrosomu (z wyjątkiem ryb chrzęstnokostnych), a czas trwania ich ruchu jest nieporównanie krótszy (od kilkunastu sekund do kilku minut). Samo zapłodnienie w przypadku ryb jest także procesem o zdecydowanie większej dynamice niż w przypadku ssaków. Znajduje to swoje odbicie również w budowie oocytów ryb. Są one większe od ssaczych, gdyż muszą zawierać składniki odżywcze niezbędne do rozwoju larwy w środowisku zewnętrznym. Krótki czas ruchu plemników oraz brak struktury akrosomu spowodował prawdopodobnie w toku ewolucji powstanie w oocytach ryb otworu mikropylarnego, ułatwiającego wniknięcie plemnika do ich wnętrza. Z uwagi na wielkość, skład oraz budowę osłonek jajowych, nie opracowano jeszcze skutecznej metody ich kriokonserwacji.

Inaczej jest w przypadku nasienia, którego zamrażanie i rozmrażanie opanowano na tyle dobrze, iż stosując takie nasienie w zapłodnieniu, uzyskuje się wyniki identyczne z otrzymywanymi po zastosowaniu nasienia świeżego. Zamrożone w ciekłym azocie plemniki mogą być przechowywane wiele lat bez utraty swej zdolności zapładniającej. Jest to niezwykle istotne, gdy wziąć pod uwagę fakt, iż w przypadku ryb możliwe jest przeprowadzenie skutecznej androgenezy. Jest ona procesem, w toku którego rozwija się organizm pochodzący genetycznie wyłącznie z DNA plemnika. Androgenezę przeprowadzać można zarówno używając oocytów tego samego gatunku, co stosowane nasienie (androgeneza wewnątrzgatunkowa), jak i gatunku spokrewnionego (androgeneza obcogatunkowa). W przypadku gospodarki rybackiej, na skutek infekcji wirusowej lub z powodu zanieczyszczenia wody związkami szkodliwymi dla ryb, może dochodzić do śmierci całego stada. Sytuacje takie przynoszą niepowetowane straty, zwłaszcza gdy dotyczą obiektów dysponujących cennymi liniami hodowlanymi. Może spadać szybkie tempo wzrostu, wydajność i odporność na choroby.

W związku z tym od kilku już lat istnieje w Polsce Bank Nasienia Ryb, w którym gromadzone jest kriokonserwowane nasienie cennych linii hodowlanych pstrąga tęczowego i karpia. Bank ten stanowi zabezpieczenie cennego materiału hodowlanego, uzyskanego w drodze wieloletniej selekcji prowadzonej w Zakładzie Hodowli Ryb Łososiowatych w Rutkach oraz w Zakładzie Ichtiobiologii i Gospodarki Rybackiej w Gołyszu. Możliwość przeprowadzenia obcogatunkowej androgenezy z udziałem kriokonserwowanego nasienia umożliwia także skuteczne zabezpieczanie i odzyskiwanie zagrożonych gatunków ryb.

Kriokonserwacja ma jednak swe wymagania. Zasadniczą sprawą jest wyjściowa jakość nasienia. Musi być ona jak najlepsza, gdyż próby o niskiej ruchliwości mają mniejsze szanse na przeżycie tego, dosyć drastycznego (zamrażanie do temperatury

-196°C), procesu. Stąd też w Zakładach Andrologii Molekularnej i Biologii Nasienia IRZiBŻ PAN w Olsztynie, pod kierunkiem profesorów Jana Glogowskiego oraz Andrzeja Ciereszki, prowadzone są badania nad oceną i możliwościami poprawy jakości nasienia ryb. Zakłady te przeprowadzają także kriokonserwację nasienia związaną z funkcjonowaniem Polskiego Banku Nasienia Ryb. Obok nasienia ryb hodowlanych, kriokonserwowane jest także nasienie ryb jesiotrowatych oraz innych zagrożonych gatunków. Na uwagę zasługuje opracowanie skutecznej metody kriokonserwacji nasienia głowacicy, która jest największą na świecie rybą łososiowatą i znajduje się w czerwonej księdze zagrożonych gatunków.

W związku z tym, iż wiele zagrożonych ryb jest jednak znacznie mniejszych rozmiarów, pozyskanie od nich niezbędnej do kriokonserwacji ilości nasienia nastręcza mnóstwo trudności. W takich przypadkach pozyskuje się nasienie poprzez wycięcie jąder i ich „wyciśnięcie”. Niestety, nasienie pochodzące bezpośrednio z jąder nie jest w pełni dojrzałe i charakteryzuje się niskim odsetkiem ruchliwych plemników. Poznanie czynników oraz procesów prowadzących do uzyskania dojrzałości plemników ryb pozwoli na imitowanie ich w warunkach in vitro. Wówczas zastosowanie nasienia jądrowego pozyskanego od piskorza, stynki czy strzebli (w przypadku ryb zagrożonych i ustępujących) oraz od suma europejskiego, afrykańskiego, japońskiego ayu (w przypadku ryb hodowlanych) w kriokonserwacji i zapładnianiu in vitro, będzie skuteczniejsze niż dotychczas. Warto wspomnieć, iż ayu jest rybą produkowaną dzięki nasieniu jądrowemu i stanowi bardzo cenny gatunek wykorzystywany do produkcji sushi.

Decydujące znaczenie w uzyskaniu ruchliwości plemników ryb ma poziom wapnia wewnątrzkomórkowego znajdującego się w ich główce i witce. W badaniach prowadzonych w Japonii dr Kowalski będzie śledził wpływ różnych czynników na wnikanie wapnia do plemnika. Przeprowadzenie takich badań na komórkach o wielkości kilku mikrometrów możliwe jest z zastosowaniem najnowszych systemów mikroskopowych, którymi dysponuje Uniwersytet w Tokio. Odpowiedź na pytanie, co powoduje uzyskanie przez plemniki ryb zdolności poruszania się, pozwoli nie tylko poszerzyć istniejący stan wiedzy o biologii ich rozrodu, ale także stworzy nowe perspektywy przed stosowaniem nasienia jądrowego ryb w kriokonserwacji i rozrodzie. Może to mieć praktyczne znaczenie zarówno w przedsięwzięciach komercyjnych (produkcja ryb), jak i w ochronie zagrożonych gatunków.

Białka plazmy nasienia

Ogromną przyjemnością było spotkanie z dr Mariolą Wojtczak, absolwentką Wydziału Biologii UWM. Od pięciu lat, podobnie jak dr Kowalski, pracuje ona jako asystent w Zakładzie Biologii Nasienia IRZiBŻ PAN w Olsztynie. Jak sama mówi, izolacja i charakterystyka plazmy nasienia karpia stała się jej podstawowym zadaniem badawczym. Wiele uwagi poświęciła też badaniom dotyczącym charakterystyki białek plazmy nasienia zwierząt gospodarskich oraz zagadnieniom praktycznym, związanym z rozrodem ryb, w tym kriokonserwacji nasienia, komputerowej analizie ruchu plemników i ocenie jakości ikry.

Okazało się, że transferyna i inhibitory proteinaz serynowych są głównymi białkami plazmy nasienia karpia. Podstawową więc funkcją tych białek jest ochrona plemników przed atakiem enzymów proteolitycznych, szczególnie drobnoustrojów. Jest to pierwsza praca odnosząca się do nasienia ryb i ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia roli białek plazmy nasienia u tej gromady zwierząt. Inną funkcją ochronną transferyny jest jej zdolność wiązania jonów kadmu, który jest szczególnie toksyczny dla męskiego układu rozrodczego.

Efektem współpracy z hodowcami ryb było rozwiązanie problemu sygnalizowanego przez wielu hodowców pstrąga tęczowego, dotyczącego niskiego efektu sztucznego zapłodnienia, spowodowanego złą jakością ikry. Opracowano więc prosty test szacowania jakości ikry pstrąga tęczowego na podstawie analizy zmętnienia wody oraz zaproponowano modyfikację procedury zapłodnienia w celu poprawy jego skuteczności. Podczas ostatniego zjazdu hodowców ryb łososiowatych, który odbył się w październiku 2005 w Juracie, poinformowano, że proponowana modyfikacja metody sztucznego zapłodnienia ryb łososiowatych została już wdrożona w czterech gospodarstwach rybackich (Dąbie, Mylof, Łopuszna, Zawoja).

Inne prace dr Wojtczak dotyczą kriokonserwacji nasienia ryb. Jest ona m.in. członkiem zespołu prowadzącego Bank Nasienia Ryb przy IRZiBŻ PAN w Olsztynie. Prace te mają duże znaczenie dla ochrony bioróżnorodności populacji ryb.

Znaczącym dorobkiem zaowocowały także prace nad oceną jakości nasienia ryb. W związku z tym, że na przykład samice pstrąga tęczowego osiągają dojrzałość płciową później niż samce, tworzenie stad wyłącznie samiczych stało się popularną i efektywną ekonomicznie techniką stosowaną przez hodowców ryb łososiowatych. Kluczowym elementem uzyskania potomstwa gynogenetycznego jest zastosowanie nasienia, którego genom zostaje zinaktywowany, najczęściej za pomocą promieniowania UV. Analiza gonad umożliwiła po raz pierwszy pomiar inaktywacji DNA plemników. W kolejnym doświadczeniu wykazano zmiany w parametrach ruchu plemników (mierzonych za pomocą komputerowego systemu analizy ruchu CASA) w zależności od sekwencyjnego pobierania mleczu, czasu anestezji tarlaków oraz czasu post mortem. Czynniki te mają znaczący wpływ na jakość nasienia. Prace te są bardzo istotne dla doskonalenia metodyk krótko- i długookresowego przechowywania nasienia ryb w zakresie oceny i selekcji materiału do konserwacji.

Efektem badań dr Wojtczak jest współautorstwo dziesięciu oryginalnych prac twórczych, dziewięciu rozdziałów monografii dotyczących hodowli ryb oraz szesnastu komunikatów krajowych i zagranicznych. W pięciu pracach, opublikowanych w renomowanych, światowych czasopismach naukowych („Aquatic Living Resources”, „Aquaculture”, „Fish and Shellfish Immunology” oraz „Electrophoresis”) jest pierwszym autorem. W czasie wolnym odpoczywa od ryb, słuchając jazzu. Czyta też sporo książek z psychologii społecznej, ornitologii. A nade wszystko uwielbia wędrować po Beskidach, Pieninach i Tatrach.

I ostatnia z poznanej trójki młodych naukowców – dr Izabela Wocławek-Potocka. Z zamiłowania narciarka, poświęca tej pozanaukowej pasji każdą wolną chwilę. Zawodowo zajmuje się badaniem przyczyn wczesnej zamieralności zarodków u zwierząt domowych. Okazuje się, że warunkiem właściwego rozwoju i implantacji zarodka oraz utrzymania ciąży jest modyfikacja wydzielania prostaglandyn, tak aby podtrzymać syntezę progesteronu w ciałku żółtym. Prawdopodobnie zaburzenia w wydzielaniu prostaglandyn i innych metabolitów kwasu arachidonowego mogą być jedną z przyczyn występowania wczesnej zamieralności zarodków. Dr Wocławek-Potocka jest autorką lub współautorką dwunastu publikacji naukowych w języku angielskim, zamieszczonych w renomowanych czasopismach zagranicznych z listy filadelfijskiej, oraz czterech prac przeglądowych.

Dlaczego napisałem o tych trzech wybranych osobach? Odpowiedź jest prosta. Fundacja na rzecz Nauki Polskiej właśnie im przyznała w tym roku krajowe stypendia dla młodych uczonych, w ramach programu START (edycja 2006). W sumie przyznano 121 stypendiów. Naukowcy z PAN otrzymali 15 takich wyróżnień, z czego aż 20 procent przypadło na Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności w Olsztynie.