2012. július: jegyzet, portré, tudomány, innováció, biotechnológia, disszemináció, egyetem, paragrafus, atomenergia, zöldkörnyezet, hulladékgazdálkodás, vízgazdálkodás, építés, megújuló energia, it
2012. július 4.

Szerző:
Paulik Katalin

A sokoldalú alga

„Magyarország elsősorban követő és nem irányító szerepet játszik a nemzetközi algakutatásban. Azt kell megérteniük a döntéshozóknak, és azért kell fenntartanunk az egyetemi és az akadémiai kutatóhelyeket, mert ahhoz, hogy az új technológiákat azonnal alkalmazni lehessen itthon is, szakmailag képzett kutatócsoportoknak kell készen állniuk. Úgy tűnik, hogy itthon jelenleg erre van le­hetőség, mivel kevés a támogatás és kevés kutatócsoport van” – jelentette ki Borbély György nyugalmazott tanszékvezető egyetemi tanár. Vele beszélgettünk a terület helyzetéről.


Nálunk ökológiai szempontból foglalkoznak az algákkal a kutatók, ami a természet működésének megértésében alapvető fontosságú. Hol és milyen kutatások folynak jelenleg az országban?
– Szerte a világon sokféle ötlet merült fel, hogyan lehetne hasznosítani az algákat, és Magyarországon is vannak kutatócsoportok, amelyek ennek a biológiai hátterét próbálják megismerni, megérteni, feltárni. Az ELTE Növényszervezettani Tanszékén a Preininger Éva vezetésével működő kutatócsoport mesterséges úton hoz létre nitrogént kötő asszociációkat. Azotobacter heterotróf nitrogént kötő baktériumokat juttatnak a növényekbe, aminek abból a szempontból van nagy jelentősége, hogy biztosíthatja a mezőgazdasági növények számára a nitrogénellátást. A kutatás jelenlegi szakaszában azt vizsgálják, hogy egy zöld alga (Chlamydomonas reinhadtii), egy heterotróf nitrogént kötő mikroba (Azotobacter vinelandii) és egy növény (szamóca) hármas asszociációja működik-e. Tihanyban, a Magyar Tudományos Akadémia Balatoni Limnológiai Kutatóintézetében Vörös Lajos algológiai témacsoportjával azt vizsgálja, hogy a fényviszonyok a Balatonban időben és térben hogyan befolyásolják az algák, főleg a pikoalgák (2 mik­rométernél kisebb algák) szaporodását. Nemzetközileg fontos új eredmény, hogy találtak egy eukarióta pikoalgát a tóban, egy új fajt mutattak ki, amelyet Chloroparva pannonicának neveztek el.

Az algák alkalmasak lehetnek biodízel előállítására is

Az apró organizmus rendszertani besorolásából és jellemzéséből az ELTE Mikrobiológiai Tanszékén Márialigeti Károly elsősorban molekuláris taxonómiai módszerek alkalmazásával vette ki a részét. Tihanyban Présing Mátyás munkacsoportja az édesvízi ökoszisztémák nitrogénforgalmával foglalkozik. Azt vizsgálják, hogy térben és időben miként befolyásolja a tápelemtartalom a Balatonban élő algák és cianobaktériumok szaporodását, a biomassza növekedését. Az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpontjának Növénybiológiai Intézetében Garab Győző munkacsoportja a fotoszintetikus membránok működését, funkció- és struktúrakutatását tanulmányozza. A laboratóriumi vizsgálatokhoz cianobaktérium és zöldalga-tenyészeteket használnak. Gombos Zoltán kutatócsoportjával a cianobakteriális fotoszintetikus reakciócentrumok működését befolyásoló lipidek szerepét kívánja tisztázni. Mosonmagyaróváron, a Nyugat-magyarországi Egyetem Növénybiológiai Intézetében működő munkacsoport Ördög Vince vezetésével az algák növényi hormontermelését és gyakorlati hasznosíthatóságát kutatja. Európában az egyik legnagyobb algagyűjteményt hozták létre. Padisák Judit, a Pannon Egyetem Környezettudományi Intézetének Limnológiai Tanszékén a Balaton és a felszíni vizek algapopulációinak, az azokban előforduló fajok kompetíciós viszonyainak limnológiai megismerésével foglalkozik. Kiss Keve Tihamér és Ács Éva az MTA Ökológiai Kutatóközpont Duna-kutató Intézetében a folyóvizek algológiáját tanulmányozza.A folyóvizek sodrása, a tavakhoz viszonyítva, eltérő fizikai környezetet teremt, ami alapvetően befolyásolja az ott élő szervezetek biológiáját. A Dunában és más folyóvizekben élő, szilika vázú kovaalgák (Bacillariophyceae) szerepének tisztázása nélkülözhetetlen a Dunában előforduló ökoszisztémák leírásában. A cianobaktériumok és a toxikus algák anyagcsere-folyamatait kutatja a Debreceni Egyetem Természettudományi Karán a Növénytani Tanszéken működő munkacsoport, Vasas Gábor pedig az algák gyógyszeripari, farmakognóziai és kozmetikai felhasználásának lehetőségeit is vizsgálja.

Borbély György 1993 és 2008 között a Debreceni Egyetem Növénytani Tanszékét vezette. A terepbotanikai és növényi ökofiziológiai kutatási profilok megtartása mellett elindította a cianobakteriális toxinok és növények interakciójával kapcsolatos kutatásokat, valamint lépéseket tett a molekuláris növénybiológia és taxonómia fejlesztésére. Az általa vezetett munkacsoport a cianobaktériumok anyagcseréjével, illetve a cianotoxinok élő szervezetekben kifejtett mérgező hatásának analízisével, az anyagcsere-változások természetének felderítésével foglalkozik. A magasabb rendű növények – mustár és nád rendszerek – felhasználásával kialakított tesztrendszerük alkalmasnak bizonyult a növényi növekedést befolyásoló toxikus anyagok hatásának megértésére és jellemzésére. A korábban tévesen „kék algáknak” nevezett cianobaktériumokban Borbély György kimutatta a Shine-Dalgarno szekvenciát (a sejtmag nélküli egysejtűekre jellemző speciális bázissorozat a 16S riboszomális RNS-ben), ami bizonyította a prokarióta szervezetekhez való tartozásukat.

Az MTA intézeteiben, az egyetemi kutatóhelyeken és a vízügyi igazgatóságok laboratóriumaiban vizsgálják a felszíni vizek minőségét. Mi okozza a vizek felszínén lebegő nyálkás, zöld habot?
– Ez a jelenség az úgynevezett „vízvirágzás”, ami azért következik be, mert a növényi táplálékban gazdag vizekben elszaporodhatnak az algák. Ugyanez jellemző a cianobaktériumokra is, ráadásul toxikus szervezetek, a máj-anyagcserével és az idegrendszerrel interferáló mikroorganizmusok jelenhetnek meg a felszíni vizekben. Az 1980-as években például gyakorlatilag tiszta cianobaktérium vízvirágzások fordultak elő a Keszthelyi-öböl vizében. A mezőgazdaság kemizálása következtében nagy mennyiségű műtrágya került a Balaton vízgyűjtőjébe, és a felhalmozódott tápelemek miatt szaporodtak el ezek a mikroorganizmusok. A vízvirágzások miatt előforduló környezet­védelmi, egészségügyi és a Balaton-régiót érintő turisztikai problémák elkerülésére, továbbá a tó vízminőségének javítására megépítették a Kis-Balaton vízvédelmi rendszert, hogy a növényvilág és az algák kiszűrjék ezeket a tápelemeket, és már tiszta víz folyjon a tóba. 1994 óta nincs vízvirágzás a Balatonon. Mivel a felszíni vizeket a növények öntözésére is felhasználhatják, felvetődik a kérdés: ha toxikus szervezetek fordulnak elő az öntözővízben, milyen egészségügyi következményekkel járhat a felhasználása. Ráadásul a toxikus vízvirágzások a felszíni vizek közjóléti felhasználását is zavarják (például a fürdésre vagy az ivóvíz kivételére használt vizek esetében), és az egészségügyi hatóságoknak is gondot okozhatnak. Az Országos Környezetegészségügyi Intézetben Török Andrea munkacsoportja foglalkozik ezzel a kérdéssel.

Alga-bioreaktor

Az alga- és cianobaktérium-vírusok (cianofágok) kutatása sajnos megszűnt Magyarországon. Az ökológusok manapság komolyan foglalkoznak azzal a kérdéssel, hogy a különböző élőlénycsoportok dominanciáját hogyan befolyásolhatják a vírusok. A paraziták és a vírusok szerepe nem hanyagolható el a szabad téren működtetett, ipari célú, mesterséges algatenyészetek fenntartásában sem. Korábban foglalkoztam cianofágok kutatásával, ami a tudományos megismerésen túl lehetőséget nyújthat arra, hogy a fotoszintetizáló mikrobák gyakorlati felhasználása során felvetődő virológiai problémák megoldódjanak. Azért érdemes ilyenfajta kutatásokat végezni Magyarországon, hogy az új gyakorlati technológiák átvételéhez vagy a problémák megoldásához azonnal legyen képzett szakember.

A döntéshozók mennyire felkészültek? Vagy az nyer, aki jobban lobbizik?
– Hozzáértés hiánya miatt inkább az utóbbi jellemző, de ezzel a kutatóknak szembe kell nézniük. Egyetértek azzal a megközelítéssel, hogy ki kell választani azokat a tudományterületeket, amelyeken a magyar kutatók képesek kiemelkedő eredményeket elérni, és azokat érdemes támogatni. A kutatóknak viszont meg kell tanulniuk elismertetni magukat, és azt is, hogy el tudják magyarázni azt, amin dolgoznak, mégpedig úgy, hogy a hétköznapi ember is megértse. A génmódosított növényekkel azonban talán túlságosan is sikerült megrettentenünk a magyar közvéleményt.

Fóliacsöves alga tömegtermesztő berendezés (Mosonmagyaróvári laboratórium)

Nálunk van együttműködés a kutatók között, vagy inkább a külvilágtól elszigetelve, a saját területükön dolgoznak?
– Ez utóbbi a jellemző. Akkor működik a kooperáció, ha közös projekteket lehet létrehozni. Például egy nagyon eredményes projekten dolgoztunk közösen a keszthelyi kutatókkal a Kis-Balatonban előforduló toxikus vízvirágzások okainak és következményeinek megértésén. A munkacsoportban volt, aki a probléma növényi, volt, aki az ökológiai, a debreceni csoport pedig a cianotoxin részét kutatta. A közös munkához pedig fontos, hogy minél többet tudjunk egymás kutatásairól.

A nemzetközi kutatásokba mennyire tudnak bekapcsolódni a magyar algológusok?
– Ehhez az kell, hogy a tudományos világ megismerje a kutató nevét. Tihanyban minden évben konferenciát szerveznek a hazai hidrobiológiai kutatásokról (Hidrobio­lógus Napok), de ami ott magyarul elhangzik, nincs nemzetközi visszhangja annak ellenére sem, hogy megjelentetnek egy angol nyelvű összefoglalót. Ha az Egyesült Államokban hangzik el ugyanaz angolul, annak lehet visszhangja. Emiatt van az, hogy a kutatók leginkább angolul publikálnak. Az algakutatásban kialakult egy új trend: azt vizsgálják, hogy evolúciósan milyen származási kapcsolatok lehetnek a különböző algacsoportok között. A Linné-féle megközelítésre alapozott rendszert napjainkban szétzúzta a DNS-technológia. A különböző szervezetek genom szekvenciáit össze lehet hasonlítani, meg lehet állapítani, hogyan tér el az egyik a másiktól, vagy milyen közös tulajdonságok, jellegzetes sajátságok mutathatók ki a vizsgált csoportban. Az előbbi adatokból törzsfák konstruálhatók, ami megmutatja a csoportok között lehetséges rokonsági kapcsolatokat. Általánosan elfogadott, hogy a zöld növények kloroplasztiszai – vagyis a zöld színtestek – cianobakteriális eredetűek (endoszimbionta teória), és a természetben megtalálható szervezetek genom szekvenálása segíthet megérteni, hogyan változott az élővilág ezen a planétán. Manapság a szekvenciaadatokat számítógépen hasonlítják össze a megfelelő programok lefuttatásával, és azok segítségével mutatják ki a lehetséges evolúciós kapcsolatokat. Az algológia választ adhat arra a kérdésre, hogyan alakult ki a növényvilág, és miféle kapcsolatok vannak, lehetnek benne.

Algatenyésztés tesztelése laboratóriumban (Mosonmagyaróvári laboratórium)

Az alga fehérjeforrás, kozmetikum, esetleg olcsó energiaforrás? Mi mindenre használható?
– Kozmetikumokhoz használnak például barna- és zöldalga-kivonatokat, fogyasztószerekhez is felhasználják, mert vannak közöttük olyanok, amelyeknek a poliszacharid burka nem bontható le az emberi bélrendszerben található enzimekkel. Táplálékkiegészítőket és biológiailag lebomló műanyagokat is lehet algából előállítani. A növények mellett például az algákat is felhasználják a víztisztításhoz a szennyvíztelepeken, és fontos terület a gyógyszeripari felhasználásuk is. Üveg- vagy polietilén csövekben nagy tömegben lehet az algákat nevelni, a keletkező biomassza összegyűjtése azonban költséges, a centrifugálás, a tartályokban történő ülepítés, a tenyészetek mesterséges megvilágítása drága. A gyógyszergyártás viszont éppen az egyik olyan terület, amelyik elbírja ezeket a kiadásokat. Ördög Vince munkacsoportja Mosonmagyaróváron antimikrobiális, antifungális szervezeteket keres, hogy azokból a növényvédelemben felhasználható termékeket lehessen előállítani. Bizonyos környezeti feltételek között a cianobaktériumok és az algák hidrogént tudnak termelni, és ez a gáz alkalmas lehet a járművek működtetésére. Felvetődött például az algatenyészetek felhasználásával „élő” elektródák létrehozása, amelyek a Nap sugárzó energiájából képesek elektromos áramot termelni.

Csöves algatermesztő berendezés (Mosonmagyaróvári laboratórium)

Sokan azt mondják, a kőolajkorszak végét éljük. A repcéből, kukoricából előállított üzemanyag viszont nem tudja megoldani a világ energiaproblémáját. Az alga lehet a megoldás?
– A repcéből hozzávetőleg 40 százalék lipidtartalmat lehet kinyerni, az algákból és a cianobaktériumokból csupán 5-25 százalékot. Ez utóbbiak nagy előnye viszont, hogy olcsó műtrágyákon lehet tenyészteni, és hektáronként fajlagosan nagyobb algatömeg állítható elő, mint növényi biomassza. Felvetődött a biodízel előállítása fotoszintetizáló szervezetek segítségével: hogyan lehetne DNS rekombináns technikák felhaszná­lá­sával az algák és cianobaktériumok li­pid­termelését növelni, és felhasználni azokat a biodízel előállításában. Megoldásnak tűnik a lipidtermelő gének felszaporítása a kiválasztott és alkalmas szervezetekben. Cianobakteriális és eukarióta alga szervezetekről is tudunk, amelyek alkalmasak lehetnek biodízel előállítására. Az előbbi megközelítésekkel a napenergiát sokkal hatásosabban lehet felhasználni, de nem tudjuk megmondani, mikor lehet majd algadízelt tankolni a benzinkutaknál. Felmerült a kutatókban az energiatermelésre használt szén elégetésével kapcsolatban, hogy a villamos erőművekben éjszaka termelt villamos energiával – amikor az energiafelhasználás csökken – mesterségesen világítsanak meg algatenyészeteket, és az elektromos erőmű által kibocsátott szén-dioxidot pumpálják bele az algatenyészetekbe. Így lehetne nagy mennyiségben biomasszát termelni, és ebből lehetne olajat, takarmányt előállítani. Az érvelés logikailag tökéletes, csak még nem tudjuk, technikailag hogyan lehet megoldani. Japánban és az Egyesült Államokban folynak ilyen jellegű kutatások, és ha a kőolaj ára tovább emelkedik, gazdaságossá válhat az algadízel. A kutatók ismernek olyan cianobaktérium és eukarióta algafajokat, amelyek alkalmasak arra, hogy lipidszintetizáló géneket építsenek a szervezetekbe.
Az alga-tömegtermesztés technológiája viszonylag megoldott. Az alapkérdés az, hogy rekombináns DNS-technológiával hozzanak-e létre olyan organizmusokat, amelyek alkalmasak biodízelként használható termék előállítására.

A hazai algakutatók többnyire szeparáltan dolgoznak

Nemzetközi viszonylatban hol állnak a hazai kutatások?
– Többé-kevésbé − persze bizonyos késéssel − ugyanott, ahol a világ tart, de nálunk nagyon kevés forrás áll rendelkezésre. Felföldi Lajos az 1960-as évek elején, amikor a mezőgazdaság sokkal inkább a középpontban volt, tudott forrásokat szerezni algatenyészetek elő­állítására. Tihanyban és Mosonmagyaróváron kísérleti fermentorokat működtetett, és az egyik összefoglaló munkájában leírta az algatermesztés technológiáját. Napjainkban a magyar kutatók készen állnak arra, hogy az előbbiekben felvázolt kutatási irányokban elinduljanak. A szűkös források miatt azonban a valóságban rendszerint az történik, hogy adaptáljuk, amit Japán, az Egyesült Államok és más országok kutatói létrehoznak.•

− Mi az oka annak, hogy tavaly megszűnt a Magyar Algológiai Társaság? − A kérdést Kiss Gábornak, a Közép-dunántúli Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség Mérőközpont biológiai laboratóriumvezetőjének tettük fel.
− Ennek messzire vezetnek az okai, de röviden és elsősorban azért, mert az országra és az emberekre nehezedő pénzügyi gondok miatt 2005-től nekünk is folyamatosan gondjaink voltak; nem tudtuk megtartani a rendes éves összejöveteleinket, csak a vezetőség ült össze és próbált valamilyen megoldást találni, azonban ez nem sikerült, így 2011 végén megszűnt a társaság.
− Úgy tudjuk, hogy idén algológiai munkaközösséget alkottak a volt tagok. Milyen tevékenységet folytatnak?
− Egy kötelezettségektől mentes, laza közösséget próbálunk kialakítani, amolyan önképző jellegű munkacsoportot. Első rendezvényünket április 25-én, a budapesti társcégünknél tartottuk meg, a debreceni zöldhatóság és a Pannon Egyetem segítségével. Ez egynapos összejövetel volt, az ország szinte minden részéből jöttek algológusok, nemcsak a „vizes”, a környezetvédelmi, hanem egyéb intézményekből is. Nagyon bízunk abban, hogy ennek folytatása is lesz, méghozzá a terveink szerint már idén novemberben.
− Hogyan irányítják, szervezik a hazai algológus életet?
− Egységesítjük, elmélyítjük az EU Víz Keretirányelvnek megfelelően a módszereinket, és az új tagok, valamint az érdeklődők továbbképzésére is kiváló alkalom egy ilyen összejövetel. A rendszeres kapcsolattartást hivatott segíteni honlapunk is (http://hungarian-phycologist.blogspot.hu/p/fooldal.html), amelyet szeretnénk fórummá alakítani, nemcsak a tagok, hanem minden érdeklődő számára. Próbálkozunk egy önkéntes adatösszesítéssel is, jelenleg az adatok összegyűjtése zajlik. A célunk egy eleven, pezsgő magyar algológiai élet megszervezése.
 
Innotéka