Zrozumieć biodeteriorację – biofilm a kolonizowane podłoże. Wykorzystanie metabarcodingu w badaniach niszczenia skał użytkowych

Streszczenie

Wiele z najcenniejszych w skali świata zabytków wykonanych jest z kamienia i narażonych jest na działanie procesów erozyjnych i deterioracyjnych (rozpad mechaniczny i rozkład chemiczny wskutek działania energii słonecznej, powietrza, wody i organizmów żywych). W celu zabezpieczenia tych zabytków przed szybko postępującym niszczeniem stosuje się różnorodne praktyki konserwatorskie, które koncentrują się przede wszystkim na efektach działania czynników fizyko-chemicznych. Brakuje natomiast szczegółowej wiedzy o udziale mikroorganizmów w procesie deterioracji skał, w związku z czym nie wiadomo, jak je przed nimi zabezpieczać i czy w ogóle powinno się to robić.

Na powierzchni skał tworzy się biofilm (SAB, ang. subaerial biofilm), ekosystem tworzony przez liczne mikroorganizmy, głównie bakterie, grzyby oraz glony. Przypuszcza się, że mikroorganizmy tworzące SAB stosują skoordynowane strategie przetrwania, aby uniknąć utraty energii (związanej z konkurencją i rozmnażaniem) i składników odżywczych oraz by zwiększyć swoją odporność na biocydy. Żyjąc razem, mikroorganizmy lepiej radzą sobie ze stresem, niż gdyby występowały osobno. Same mikroorganizmy, polimery, w których są osadzone (EPS, ang. extracellular polymeric substances), oraz produkty ich metabolizmu oddziałują na skały mechanicznie i chemicznie. Finalnie uszkadzają one skały i obniżają ich walory estetyczne. Z uwagi na małą liczbę badań, a zwłaszcza koncentrowanie się na analizach pojedynczych grup taksonomicznych tworzących SAB, brak jest zrozumienia dla funkcjonowania, adaptacji oraz roli biofilmu w procesie biodeterioracji.

Badania, które zostaną przeprowadzone w toku niniejszego działania naukowego, mają na celu zaadaptowanie sekwencjonowania nowej generacji (NGS) do scharakteryzowania składu taksonomicznego biofilmu w zależności od typu kolonizowanego substratu, a w konsekwencji do oceny bioreceptywności, czyli podatności na kolonizację, najczęściej stosowanych w sztuce i architekturze typów skał naturalnych.

Badania wykonywane będą w ramach stażu w Instytucie Biologii Ewolucyjnej Uniwersytetu Warszawskiego.

Wynikiem prezentowanego działania będą dane o składzie taksonomicznym SAB dla wybranych typów skał występujących w Krakowie oraz wzbogacenie umiejętności kierownika projektu w zakresie stosowania technik NGS.

Przedstawiciel mykobioty siedlisk skalnych w kulturze in vitro.
Foto: Magdalena Owczarek-Kościelniak.

Przedstawiciel mykobioty siedlisk skalnych w kulturze in vitro.
Foto: Magdalena Owczarek-Kościelniak.

Fragment kamiennego pomnika – obiekt badań.
Foto: Magdalena Owczarek-Kościelniak.

Fragment kamiennego pomnika – obiekt badań.
Foto: Magdalena Owczarek-Kościelniak.