Nauki biologiczne

Jak to się dzieje, że z ogryzków, skorupek jajek i obierków po warzywach powstaje życiodajny kompost - czyli najwartościowsze podłoże do uprawy roślin?

Spróbujemy zajrzeć w oczy prosionkom, zapytać wija, za kim tak goni, i - choć wirtualnie - zanurzyć się w kompoście. Warto, choćby dlatego, że naukowo udowodniono, że praca przy nim pobudza nasze organizmy do produkcji endorfin, czyli tzw. hormonów szczęścia. W czasie godzinnej wycieczki dowiemy się, po co produkować kompost i jak go używać, a także co lub nawet kto mieszka wewnątrz i dlaczego to wszystko jest takie fascynujące. Zapraszamy!

Enzymy to biologiczne katalizatory, cząsteczki przyspieszające przebieg reakcji metabolicznych. Działają w każdym żywym organizmie, a bez ich aktywności nie jest możliwe życie. I chociaż utrata aktywności enzymów jest przyczyną wielu chorób u ludzi, to istnieją także liczne leki, których efekt terapeutyczny polega właśnie na  hamowaniu aktywności specyficznych enzymów.     

Wykład przybliży zagadnienia związane z enzymami jako celem działania leków. Zostanie omówione pojęcie enzymu, rola fizjologiczna enzymów oraz konsekwencje utraty ich aktywności dla żywych organizmów. Słuchacze będą także mogli poznać przykłady leków, których celem działania są enzymy.

Celem warsztatów jest zdobycie wiedzy na temat kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) i poznanie jego funkcji w komórce. Uczestnicy warsztatów będą mieli możliwość zapoznania się z charakterystyką pracy z DNA, począwszy od etapu jego izolacji z komórek do etapu analiz różnymi technikami biologii molekularnej. Podczas warsztatów młodzi naukowcy wyizolują DNA z owoców – z zastosowaniem metody 'domowej', przeprowadzą reakcję PCR, pozwalającą  na uzyskanie dużej ilości ściśle zdefiniowanego fragmentu DNA, i zapoznają się z podstawową techniką analizy i obrazowania DNA – elektroforezą.

Intensywny rozwój miast oraz dużych projektów geoinżynieryjnych, zwłaszcza w Chinach, Indiach i Afryce, spowodował zwiększenie zużycia piasku, który jest niezbędnym składnikiem betonu i szkła. Jednak nie każdy piasek nadaje się do wykorzystanie przez przemysł budowlany. Ten, którego mamy najwięcej - piasek z pustyń - ma zbyt wygładzone ziarenka. Dlatego przemysł budowlany eksploatuje piasek rzeczny i morski, w ilościach szacowanych nawet na 50 miliardów ton rocznie. Przy tym zapotrzebowaniu piasek jest eksploatowany dużo szybciej niż jest w stanie odtworzyć się dzięki naturalnym procesom erozji. Ceny piasku rosną, w wielu rejonach eksploatacja piasku odbywa się nielegalnie, a nadzorują ją mafie piaskowe.  Na skutek rabunkowej eksploatacji niszczone są koryta rzeczne, wybrzeża morskie i istniejące w ich obrębie ekosystemy. Ludzie pracują ponad siły, często w warunkach niebezpiecznych dla zdrowia, a nadmierną dociekliwość w sprawie funkcjonowania legalnych i nielegalnych piaskarni można przypłacić życiem. Czy mamy jeszcze szansę, aby powstrzymać te procesy?

Metale ciężkie należą do najgroźniejszych zanieczyszczeń środowiska i stanowią bardzo poważne zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. Pierwiastki te dostają się do obiegu biologicznego głównie w wyniku działalności człowieka, takiej jak przemysł wydobywczy, hutniczy czy transport. Z wieloma z nich, chociaż często nie zdajemy sobie z tego sprawy, mamy do czynienia na co dzień.

Podczas wykładu omówione zostaną wybrane metale ciężkie i ich toksyczne właściwości, a także główne źródła pochodzenia. Słuchacze poznają wpływ metali i ich związków na funkcjonowanie organizmów żywych (w tym w szczególności na organizm człowieka). Dowiedzą się, w jakich sytuacjach najczęściej narażeni są na kontakt ze szkodliwymi pierwiastkami oraz w jaki sposób postępować, by zminimalizować ryzyko zatrucia.

Dzieci poznają budowę i działanie układu pokarmowego.  W części praktycznej przekonają się, jak trawione są najważniejsze składniki pokarmu - wykonają doświadczenia chemiczne
i wcielą się w enzymy trawienne człowieka oraz obliczą długość własnego przewodu pokarmowego. Swoją wiedzę dzieci będą mogły sprawdzić i utrwalić podczas quizu.

Kiedy pojawia się jakiś nowy, nękający ludzi wirus – tak jak obecnie SARS-CoV2 – jedno z istotnych pytań zawsze brzmi: skąd się wziął? A ponieważ najprawdopodobniejsza odpowiedź jest taka, że „przeskoczył” na nas oto jakiś wirus, który od dawna występował w organizmach innych zwierząt, tylko my wcześniej nie mieliśmy okazji się nim zarazić (lub on nie całkiem nadawał się do zarażania nas, ale właśnie zmutował i już się nadaje), rozpoczyna się poszukiwanie gatunków, które mogą być źródłem owego wirusa. I nader często (pandemia COVID-19 nie jest tu wyjątkiem) wśród owych stworzeń wymieniane są nietoperze. Czy faktycznie są one takim znakomitym rezerwuarem wirusów, czy też skłonni jesteśmy je o to podejrzewać z powodu tego niefortunnego zbiegu okoliczności, że tak jak my są ssakami (więc łatwiej wyobrazić sobie „wspólny” dla obu naszych grup wirus), że prowadzą skryty tryb życia (i my wielu rzeczy ciągle o nich nie wiemy), że są małe i potrafią latać (więc łatwiej sobie wyobrazić, że bardziej niepostrzeżenie odwiedziły
miejsce naszego zamieszkania niż np. owca czy hipopotam)? Spróbujemy przyjrzeć się bliżej temu wszystkiemu, co nam obecnie wiadomo o związkach naszych latających kuzynów z wirusami – i o tych wirusach.

Początek życia jest intrygującym i wciąż intensywnie badanym zagadnieniem. Część badaczy, rozważając pochodzenie związków organicznych niezbędnych do życia na Ziemi, postuluje, że powstały one w przestrzeni kosmicznej i pojawiły się na naszej planecie wraz z meteorytami. Badaniami takich scenariuszy zajmuje się właśnie stosunkowo nowa dziedzina nauki – astrobiologia, którą NASA ogłosiła jedną z najważniejszych nauk XXI wieku! To jednak nie wszystko, czym zajmują się astrobiolodzy. W czasach, gdy ludzie, a wraz z nimi organizmy modelowe służące badaniom naukowym, przebywają stale na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, planowane jest rozpoczęcie stałej obecności na Księżycu, a budowanie kolonii na Marsie przestaje być tylko mrzonką z zakresu science-fiction, a jest realnym celem prac naukowców z całego świata, pytań dotyczących funkcjonowania organizmów w warunkach mikrograwitacji jest coraz więcej. Wykład będzie aktualnym przeglądem ostatnich osiągnięć astrobiologii.

Zwiedzanie wybranych laboratoriów badawczych takich jak laboratorium biologi molekularnej czy absorpcyjnej spektrometrii atomowej. Zawsze chciałeś/aś wiedzieć, jak tak naprawdę wygląda praca naukowca i jak przeprowadzać własne eksperymenty? Jeżeli tak, ta wycieczka jest właśnie dla ciebie. Podczas krótkiej wędrówki zobaczysz, jakie badania prowadzone są w naszym laboratorium, poznasz także tajniki pracy biologa.

Wielu z nas fascynują owady społeczne, zachwycają kilkunastometrowe termitiery, wielomilionowe mrowiska, czy rozmawiające poprzez taniec pszczoły. Owady te znamy już dosyć dobrze. Co wiemy jednak o żyjących w drewnie i uprawiających grzyby chrząszczach ambrozjowych, co o australijskich wciornastkach z kastą żołnierzy, a co o żyjących w galasach mszycach bawełnicowatych. Jeżeli niewiele, to zapraszam na wykład, gdzie spróbuję Was przekonać, że eusocjalność, to nie tylko domena błonkówek i termitów.

Wbrew swojej nazwie choroby rzadkie występują dosyć często. Każdy z nas spotka w swoim życiu jakąś „Zebrę”, czyli osobę z chorobą rzadką. W trakcie wykładu poznacie bliżej jedną z Zebr i jej historię. Nie istnieje jedna definicja chorób rzadkich przyjmowana na całym świecie.  W Unii Europejskiej określa się chorobę jako rzadką, jeżeli dotyka mniej niż 5 na 10 000 osób. Z kolei w USA taką, która dotyka mniej niż 200 000 mieszkańców kraju. Niestety, choroby rzadkie, wbrew swojej nazwie, występują stosunkowo często i dotykają łącznie nawet 300 milionów osób na całym świecie. Jeżeli stworzylibyśmy kraj, w którym mieszkałyby wszystkie osoby dotknięte różnymi chorobami rzadkimi, byłby on czwartym co do wielkości krajem na świecie. Tak duża liczba chorych sprawia, że każdy i każda z nas pozna w swoim życiu co najmniej  jedną „Zebrę”, czyli osobę chorującą na chorobę rzadką. W trakcie naszego spotkania poznacie tę niezwykłą grupę chorób, a także będziecie mieli okazję poznać historię jednej z „Zebr”.

W ciągu  całego życia jesteśmy narażeni na różne endogenne (patogeny bakteryjne) lub egzogenne czynniki tworzące reaktywne formy tlenu (ROS) w naszym organizmie. Mogą one powodować stres oksydacyjny, czyli zaburzenie stanu w wyniku braku równowagi między formowaniem ROS a dostępnymi systemami antyoksydacyjnymi (np. glutation, enzymy antyoksydacyjne).
Stres oksydacyjny jako czynnik toksyczny dla komórek  poprzez reakcje redoks może regulować szlaki naprawy DNA. Podstawowym enzymem naprawy miejsc purynowych i pirymidynowych jest endonukleaza 1 (APE1) w szlaku błędnie sparowanych zasad tzw. BER (ang. Base Excision Repair) oraz NER (z ang. Nucleotide Excision Repair). Czynniki środowiskowe mogą zmieniać metylację genów naprawy DNA i ich ekspresję, modulować aktywność BER lub NER oraz  podatność na oksydacyjne uszkodzenie DNA. APE 1 działa również jako czynnik redoks kontrolujący wewnątrzkomórkowy stany utleniania i redukcji, modulując ekspresję genów takich jak: AP-1, Anpg, OGG1. Mechanizm, w którym stres oksydacyjny może wpływać na ekspresję enzymów naprawczych DNA, wciąż nie jest w pełni zrozumiały. Liczne dane sugerują, że ekspozycje środowiskowe (np. styl życia, zanieczyszczenie powietrza, metale ciężkie, nanocząstki) mogą zmieniać status metylacji promotorów genów, modyfikując ich ekspresję i funkcje komórek. Zaobserwowano, iż ekspozycje na te czynniki we wczesnym okresie życia utrzymują się przez cały cykl życia, powodując deregulację mechanizmów obronnych, w tym metylacji DNA.

W jaki sposób wykrywa się ołów, kadm, cynk? Czy rośliny i zwierzęta mogą pomóc w określeniu zanieczyszczenia środowiska? I jak bronią się przed działaniem toksycznych pierwiastków? Odpowiedzi na te i inne pytania poznacie podczas wycieczki do Zakładu Ekotoksykologii, w którym na co dzień prowadzone są badania nad metalami ciężkimi i ich wpływem na organizmy żywe.

W trakcie zwiedzania pracowni przedstawimy metody, dzięki którym oceniane jest skażenie gleb, wody i powietrza. Zaprezentujemy techniki lokalizacji toksycznych związków w tkankach i komórkach roślinnych. Zabierzemy Was do wyjątkowych miejsc, gdzie rośliny kiełkują i rosną nawet zimą oraz zdradzimy tajniki hodowli hydroponicznej. Na własne oczy zobaczycie stosowane w ocenie ekotoksykologicznej techniki mikroskopowe, barwienia tkanek i żmudny proces przygotowania preparatów do mikroskopu elektronowego. Jeśli jesteście ciekawi, jak wygląda praca badacza, zapraszamy do naszego laboratorium!

Pierwsze doniesienia na temat badań eksperymentalnych na zwierzętach datuje się na ok. 305-245 rok p.n.e., kiedy to grecki lekarz Erasistratos z Keos, przeprowadzając wiwisekcję zwierząt, eksperymentalnie dowiódł istnienia węzłów chłonnych i krążenia krwi. W kolejnych wiekach naszej ery obserwowaliśmy intensywny rozwój nauki oraz medycyny, który pozwolił opanować wiedzę z zakresu anatomii i fizjologii zwierząt i ludzi.
Pomimo intensywnego rozwoju technologii medycznych, badania na zwierzętach są w dalszym ciągu niezastąpionym „narzędziem” do opracowywania nowych metod diagnostycznych, terapii oraz leków dla ludzi. Najbardziej znanymi modelami zwierzęcymi są gryzonie, jednak w ostatnich latach coraz większe uznanie w badaniach przedklinicznych zdobywają modele zwierząt gospodarskich, takich jak świnia. 
Badania przedkliniczne mają na celu potwierdzenie skuteczności i bezpieczeństwa badanej substancji przed rozpoczęciem badań klinicznych z udziałem człowieka. Pozwalają one również poznać mechanizmy molekularne powodujące daną jednostkę chorobową. Rozwój przedkliniczny wymaga zatem opracowania modelu zwierzęcego, który będzie odzwierciedlał funkcje biologiczne i fizjologiczne organizmu badanego, a także uwzględniał podobieństwa i różnice międzygatunkowe, zwłaszcza w kontekście toksyczności i farmakokinetyki przyszłego produktu leczniczego. 
Badania kliniczne z udziałem ludzi można rozpocząć po charakterystyce profilu bezpieczeństwa cząsteczki „kandydującej”. Określa się go w nieklinicznych badaniach toksyczności w odniesieniu do narządów docelowych, w zależności od dawki oraz potencjalnej odwracalności. Ten etap pozwala zdefiniować potencjalne działania niepożądane, których ryzyko wystąpienia mogłoby przewyższyć zaplanowane korzyści dla docelowych pacjentów.