Młodzieńcze idiopatyczne zapalenie stawów (MIZS) jest najczęściej występującą u dzieci i młodzieży chorobą stawów. Przyczyny jej rozwoju nie zostały jednoznacznie ustalone. MIZS zwykle rozwija się przed ukończeniem 16 lat i trwa co najmniej 6 tygodni. U chorych dochodzi do zesztywnień i zniekształceń stawów, niekiedy także do zaburzeń rozwojowych – najczęściej zaburzeń wagi i wzrostu czy osłabienia kości. W wielu przypadkach, choroba jest związana z zakażeniami wywoływanymi przez bakterie Yersinia enterocolitica, najczęściej należące do serogrupy O:3. O klasyfikacji mikroorganizmów do serogrup O decyduje struktura tzw. wielocukru O-swoistego, będącego częścią lipopolisacharydu (LPS, endotoksyny), jednego z czynników patogenności. Mimo, że w zaatakowanych stawach nie stwierdza się obecności żywych bakterii, kompleksy immunologiczne ich antygenów z przeciwciałami klas IgM, IgG, IgA oraz fragmenty LPS wykrywane są w surowicy i płynie stawowym pacjentów, nawet kilka lat po przebyciu infekcji.

Podstawowym celem realizacji projektu była ocena znaczenia lektyny wiążącej mannan (MBL) w młodzieńczym idiopatycznym zapaleniu stawów związanym z zakażeniami Yersinia. MBL jest uważana za jeden z kluczowych czynników odporności wrodzonej o aktywności podobnej do przeciwciał (ułatwia fagocytozę czynników zakaźnych przez wyspecjalizowane komórki odpornościowe; uczestniczy w bezpośredniej ich eliminacji na dzięki aktywacji dopełniacza – systemu białek obecnych w surowicy, aktywowanych kaskadowo). W odróżnieniu od przeciwciał odpornościowych, ma jednak szeroką swoistość (rozpoznaje różne mikroorganizmy) i do pełnej, skutecznej aktywności nie wymaga wcześniejszego kontaktu z czynnikiem infekcyjnym.

W trakcie realizacji projektu wykazano między innymi obecność lektyny wiążącej mannan (jak również białek z rodziny fikolin, o podobnej strukturze i aktywności) w próbach płynu stawowego pobranych od pacjentów z MIZS. Zaobserwowano też, że zachowuje ona zdolność do aktywacji dopełniacza. Wyniki oznaczeń stężeń wspomnianych białek w próbach surowic pacjentów i przedstawicieli odpowiedniej grupy kontrolnej oraz badań wybranych polimorfizmów genu MBL2 sugerują, że niedobór MBL może być związany z MIZS, któremu towarzyszy obecność przeciwciał rozpoznających antygeny Yersinia. Niskie stężenia fikoliny-2 obserwowano natomiast stosunkowo często u chorych, niezależnie od występowania tych przeciwciał.

Udowodniono także, że lektyna wiążąca mannan rozpoznaje niektóre lipopolisacharydy Yersinia, a miejscem jej przyłączenia do tych endotoksyn jest region heptozowy wewnętrznego oligosacharydu rdzeniowego.

W gospodarce podlegającej globalizacji sektor rolny – jako jeden z jej elementów – poddawany jest oddziaływaniu ogólnoświatowych procesów i trendów rozwojowych, ponosząc zarówno pozytywne, jak i negatywne konsekwencje tego wpływu. Podmioty, które chcą się rozwijać i przetrwać na rynku, powinny koncentrować swoje działania na poszukiwaniu i wdrażaniu nowych, bardziej zaawansowanych i efektywnych rozwiązań. Uzasadnia to tak duże zainteresowanie innowacyjnością, która jest postrzegana jako sposób na podnoszenie konkurencyjności sektorów i gospodarek. Innowacje nie są jednak tworem współczesności, ponieważ człowiek od pradawnych czasów, dążąc do zaspokojenia własnych potrzeb, usprawnienia pracy, poprawy warunków życiowych, wprowadzał zmiany i rozwiązania, które nigdy wcześniej nie były stosowane. Oznacza to, że innowacyjność nie jest chwilową modą, lecz cechą towarzyszącą egzystencji człowieka, chociaż nie od zawsze w ludzkich umysłach istniała świadomość tego faktu.

Relatywnie rzadko aspekt innowacyjności odnoszony jest do sektora rolnego. Zdecydowanie częściej używa się określenia postępu naukowo-technicznego, oznaczającego wszystko to, co wprowadzane jest do produkcji rolnej i życia społecznego mieszkańców wsi jako nowe w określonym miejscu i czasie, aby uzyskać lepsze efekty produkcyjno-ekonomiczne, a także podnieść poziom dobrobytu. Ważne jest również, aby stosowane w rolnictwie nowe rozwiązania pozwoliły zapobiegać postępującej degradacji zasobów naturalnych, w tym gleby, wody i ekosystemów.

Wprowadzenie nowych rozwiązań w gospodarstwach rolnych jest uwarunkowane zarówno czynnikami wewnętrznymi, jak i zewnętrznymi. Wśród wewnętrznych kluczową rolę odgrywa zasób czynników produkcji, którymi dysponuje producent rolny. Bardzo ważna jest także jego postawa przejawiająca się w większej lub mniejszej skłonności do wdrażania innowacji. Ogromny wpływ na postęp i unowocześnianie rolnictwa mają jednak czynniki zewnętrzne, ponieważ większość nowoczesnych rozwiązań możliwych do zastosowania w tym sektorze, m.in. nowych lub udoskonalonych organizmów roślinnych lub zwierzęcych, urządzeń czy środków technicznych, powstaje poza gospodarstwem rolnym. Duże znaczenie ma także otoczenie instytucjonalne, za pośrednictwem którego wdrażane są rezultaty badań naukowych do praktyki rolniczej, oraz obowiązujące regulacje i przepisy.

Członkostwo Polski w Unii Europejskiej i objęcie gospodarstw rolnych wspólną polityką rolną zmieniły warunki ich funkcjonowania oraz zintensyfikowały zmiany zachodzące w sektorze rolnym. Stanowiły także inspirację do podjęcia badań, których celem było ukazanie roli wspólnej polityki rolnej (WPR) w procesie unowocześniania polskiego rolnictwa. Ze względu na duże zróżnicowanie produkcji rolnej zdecydowano o koncentracji badań na jednym jej kierunku – produkcji mleka.

Gospodarstwa rolne specjalizujące się w chowie bydła mlecznego i produkcji mleka zajmują ważną rolę w polskim rolnictwie. W związku z integracją europejską w wielu takich gospodarstwach konieczne było wprowadzenie zmian, aby gospodarstwa te spełniały m.in. określone normy sanitarne i jakościowe. W projekcie badawczym przeprowadzono badania bezpośrednie w ponad 1000 polskich gospodarstw mleczarskich, rozmieszczonych we wszystkich województwach.

Jak wynika z przeprowadzonych badań, unowocześnianie produkcji w gospodarstwach specjalizujących się w produkcji mleka było bezpośrednio związane z procesem inwestowania. Inwestycje podjęto w 976 badanych podmiotach, głównie w związku z koniecznością dostosowania gospodarstw do przepisów wynikających z WPR. Zgodnie z wprowadzoną w 2003 r. reformą WPR gospodarstwo otrzymywało jednolitą płatność obszarową, jeżeli spełniło kryteria związane z procesem identyfikacji rejestracji zwierząt czy też z zagadnieniami ochrony środowiska naturalnego, zdrowia publicznego, zdrowia i dobrostanu zwierząt. Zakres dostosowania polskich gospodarstw był uzależniony m.ni. od rodzaju prowadzonej produkcji rolniczej. Niewątpliwie rolnicy specjalizujący się w produkcji mleka musieli wprowadzić relatywnie dużo zmian. W badanej grupie prawie 70% inwestowało w modernizację lub rozbudowę pomieszczeń lub obiektów gospodarczych. Wśród nich 56,8% dokonało modernizacji związanej z poprawą dobrostanu zwierząt, 50,9% zainstalowało urządzania udojowe, a 47,6% zmodernizowało pomieszczenia do przechowywania mleka. Jednak najczęściej inwestowano w maszyny i urządzenia rolnicze (84,5%).

Unowocześnienie polskich gospodarstw rolnych byłoby trudne do zrealizowania bez transferów finansowych dokonywanych w ramach WPR. Pond 36% badanych gospodarstw mleczarskich na inwestycje przeznaczyło środki zaoszczędzone z dopłat bezpośrednich, a ponad 40% uzyskało wsparcie w Programie Rozwoju Obszarów Wiejskich na lata 2007-2013. W przypadku ok. 70% badanych gospodarstw wdrożone dzięki zrealizowanym inwestycjom rozwiązania nie były dotychczas stosowane i miały charakter nowości w skali gospodarstw. W przypadku nieco ponad 10% była to nowość w skali gminy.

Czytanie jest niesamowitym procesem. Przebiega szybko (płynnie czytający człowiek czyta około dwustu słów na minutę) oraz równolegle (należące do jednego słowa litery rozpoznawane są w tym samym momencie). Fascynujące w czytaniu jest to, że jest umiejętnością stosunkowo nową (czytamy od ok. 5400 lat), która nie mogła wyewoluować w biologicznym sensie tego słowa. Ponieważ umiejętność ta nie jest wrodzona, to nauka czytania jest największą zmianą plastyczną, którą kultura „narzuca” naszym mózgom. W projekcie badamy zarówno to, jak rozwinięcie tej umiejętności może być zahamowane przez dysleksję, jak i to, jak mechanizmy płynnego czytania rozwijają się w sytuacji, gdy czytamy nie za pomocą wzroku, ale dotyku, czyli tekst zapisany pismem punktowym (tzw. alfabetem Braille’a).

Dysleksja przejawia się trudnościami w nauce czytania, które występują pomimo normalnej inteligencji, motywacji i sprzyjającego środowiska. Choć zaburzenie to dotyka aż 5-12% populacji, jak dotąd nie udało się wypracować skutecznych metod jego leczenia. Popularną teorią dysfunkcji czytania jest hipoteza o nieprawidłowym przetwarzaniu u osób dyslektycznych informacji w brzusznej drodze wzrokowej, gdzie znajduje się wyspecjalizowany region mózgu odpowiedzialny za rozpoznawanie słowa pisanego. Nas interesowało, czy słabsze aktywacje w tym obszarze są przyczyną czy skutkiem zaburzeń czytania. Inaczej mówiąc, chcieliśmy się dowiedzieć, czy te słabsze aktywacje blokują osoby z dysleksją w osiągnięciu biegłości w czytaniu, czy też są one wynikiem trwałego zaburzenia czytania, które powstało wcześniej. W tym celu zbadaliśmy dzieci z dysleksją rozwojową u progu nauki czytania. Wykazaliśmy, że poza już wcześniej wymienionym obszarem w brzusznej drodze wzrokowej, u dzieci różnice te są też widoczne w grzbietowej drodze wzrokowej, czyli w rejonie mózgu zaangażowanym w przetwarzanie wzrokowo-przestrzenne, w tym m.in. układanie „kolejności” liter. U podstaw dysleksji mogą więc leżeć zaburzenia w przetwarzania wzrokowo-przestrzennego.

Sprawdziliśmy także, jak mechanizmy płynnego czytania rozwijają się w sytuacji, gdy czytamy tekst zapisany alfabetem Braille’a. Podręczniki biologii uczą, że mózg podzielony jest na oddzielne części, a każda z nich przetwarza informacje pochodzące z innego zmysłu. Aby przekonać się, czy rzeczywiście tak jest w przypadku nauki czytania dotykowego, postanowiliśmy nauczyć osoby widzące czytać alfabet Braille’a. Okazało się, że w trakcie wielomiesięcznej nauki tej skomplikowanej dotykowej czynności, zmiany w mózgu zachodzą nie w korze dotykowej, ale w korze wzrokowej. Pokazuje to, że gdy poświęcimy wystarczająco dużo czasu i energii na nauczenie się jakiejś skomplikowanej czynności, możemy stworzyć nowe połączenia mózgowe, które funkcjonują ponad tym podziałem. Wyniki te dowodzą więc, że gdy uczymy się skomplikowanych czynności takich jak granie na pianinie czy prowadzenie samochodu, naszym wysiłkiem i wolą możemy zmieniać zastosowanie obszarów naszego mózgu. Nasz mózg potrafi przezwyciężyć swój domyślny podział obowiązków. Potrafi wytworzyć nowe połączenia, które zwiększają jego możliwości. Ta niespodziewana zdolność naszego mózgu do przełamywania ograniczeń, którą odkryliśmy, może być jedną z cech, która uczyniła nas ludźmi, i pozwoliła nam wytworzyć skomplikowaną kulturę z pianinami i alfabetem Braille’a.

Swoją wielką pasję do grzybów odkryłem już w dzieciństwie, kiedy jako 12-latek cały swój wolny czas spędzałem w lasach i na łąkach na poszukiwaniu grzybów oraz ich identyfikowaniu. W czasie studiów rozwinąłem tę wiedzę i zająłem się zagadnieniami funkcjonalnymi związanymi z ekologią i fizjologią grzybów – wtedy pojawiła się moja fascynacja symbiozą mikorytyczną. Ten rodzaj szczególnego współżycia między korzeniami roślin lądowych a grzybami glebowymi stwierdzono u blisko 90% gatunków roślin. Jednym z fascynujących efektów tej symbiozy pomiędzy partnerami jest mikoryza, czyli wspólny organ utworzony z żywych korzeni rośliny skolonizowanych przez mikroskopijne strzępki grzyba. Niezwykła jest też fizjologia partnerów - zazwyczaj roślina przekazuje partnerowi grzybowemu węglowodany wytworzone w procesie fotosyntezy, otrzymując w zamian zwielokrotnioną ilość wody i soli mineralnych przekazywanych przez grzyba. Co więcej, efektem tej współpracy jest też wzajemna ochrona obu symbiontów przed patogenami i substancjami toksycznymi znajdującymi się w glebie. To wszystko sprawia, że bez tej symbiozy żaden z partnerów nie rozwija się prawidłowo. Jako mykolog, zadaję sobie pytanie, w jaki sposób grzyby pomagają roślinom.

Na Uniwersytecie Gdańskim dołączyłem do stymulującego środowiska botaników. Razem stworzyliśmy program badawczy, którego celem jest wykorzystanie najnowszych narzędzi badawczych (transkryptomika, metabolomika, genomika, barkoding DNA, techniki izotopowe) do pogłębienia wiedzy na temat funkcjonowania mikoryzy u storczyków oraz jej zróżnicowania w kontekście ewolucyjnym i ekologicznym w oparciu o próby pobierane z naturalnych populacji. Większość storczyków jest samożywna, ale korzysta z wody i soli mineralnych od partnerów grzybowych, tak jak większość innych roślin. Co ciekawe, wiele gatunków wcale nie prowadzi fotosyntezy, a wszystkie niezbędne substancje odżywcze czerpie od grzybów mykoryzowych (mykoheterotrofy). Są nawet takie gatunki, które łączą obydwa sposoby odżywiania (miksotrofy). Storczyki stanowią więc doskonały model do badań nad rolą grzybów w odżywianiu roślin.

Nasz projekt ORCHIDOMICS uzyskał finansowanie z Narodowego Centrum Nauki w konkursie MAESTRO 7. Dzięki temu wsparciu zbudowaliśmy międzynarodową sieć współpracowników, łączącą wiedzę i doświadczenie specjalistów z różnych dziedzin nauki, między innymi mykologów, ekologów i botaników. Ten zespół wraz ze mną, pracownikami i studentami nowo powołanej Pracowni Symbioz Roślinnych, będzie badać złożone symbiotyczne relacje między grzybami i storczykami.