Uudne meetod aitab leida kohalike pärmseente seast parimad töörügajad

Peale eripärase looma- ja taimeriigi on maailma eri paigus ka iseloomulik pärmseente kooslus. Tartu Ülikooli teadlaste loodud meetod hõlbustab kohaliku pärmirikkuse kaardistamist, mis aitab leida nii põllumajandusele kui ka biotehnoloogiatööstusele kasulikke liike, kirjutab Novaator.

Tartu Ülikooli molekulaarbioloogia professor Tiina Tamm nentis, et erinevalt ameerika naaritsast või ümarmudilast on saanud pärmimaailmas toimuv vähem tähelepanu. Kohaliku mitmekesisuse kadumisel on aga sealgi oma hind. „Loomariigist on päris palju näiteid, kus oleme ise uue liigi sisse toonud, mis on siin väga edukalt hakkama saanud ja hakanud tõrjuma välja kohalikke liike. Sellega muutub looduse tasakaal. Peame mõtlema sellele aga ka silmale nähtamatu maailma puhul ja püüdma kasutama nii palju kohalikke pärmiliike kui võimalik,“ sõnas professor.

Probleem muutub ajas teravamaks. Inimesed ei kasuta juba enam ammu pelgalt pagaripärmi ja selle eri tüvesid, mis toob lauale leiva-saia ning külmkappi õlle ja veini. Näiteks kaasaegses biotehnoloogias mängivad need võtmerolli eri kemikaalide valmistamisel, millega asendada praeguse naftakeemia produkte, toota biokütuseid ja ravimeid ning muuta isegi biojäätmed kasulikeks kemikaalideks.

Sarnaselt hobustele sobivad mõned pärmiliigid ja selle tüved teatud ülesannete täitmiseks teistest paremini. „Eri pärmiliike kasutatakse kõiki mingis väga kindlas protsessis, olgu selleks taina kergitamine, keskkonnast raskmetallide eemaldamine või taimekaitse. Me ei tohiks neid aga näiteks Itaaliast sisse tuua ja siis lihtsalt mööda Eestit laiali puistata,“ selgitas Tamm. Niimoodi talitledes võivad kohalikud kasulikud liigid kaduda enne, kui neid üleüldse märgatakse.

Oma hiljutises töös kirjeldab Tamm oma kolleegidega lähenemisviisi, mis võimaldab kaardistada kohalikku pärmirikkust praegustest laiatarbe metoodikatest paiguti tõhusamalt. Sarnaselt teistele mängib seejuures keskset rolli pärmide DNA. Kuna seened on silmale nähtamatud ja isegi mikroskoobi all üksikuna praktiliselt eristamatud, pole liikide määramiseks kuigi palju teisi võimalusi.

Esimese sammuna tuleb pärilikkusaine pärmirakkudest kätte saada. „Neid meetodeid on praeguseks kümneid kui mitte sadu. Neist igaüks on oma keerukusega, mis sõltub sellest, mis eesmärgil seda DNA-d edasi kasutatakse,“ sõnas professor. Rusikareeglina tuleb puhtama DNA saamiseks näha rohkem vaeva ja kulutada ka rohkem raha.

„Meie meetodi keskse ideena ei taha me DNA-d üldse väga puhtalt kätte saada. Tahame saada seda vaid piisavas hulgas, et paljundada sealt üles kindlaid järjestusi,“ lisas Tamm. Needsamad järjestused asuvad pärmi genoomis piirkondades, mis on muutunud evolutsiooniliselt äärmiselt vähe. Kui seal ka erinevusi näeb, võib olla võrdlemisi kindel, et tegu on erinevate liikidega. Järjestusi olemasoleva kataloogiga kõrvutades saab määrata pärmi liigilise kuuluvuse halvemal juhul perekonna, enamasti liigilise täpsusega.

Nüüd kirjeldatava protokolli esimene variant valmis juba kümmekonna aasta eest Tartu Ülikooli epigeneetika professori Arnold Kristjuhani töörühmas. „Leidsime, et see töötas väga paljude eri liikide puhul. Selgus, et seda hakkasid õige pea kasutama väga paljud maailma eri laborid. Just need, kes pidid töötama suure hulga eri pärmiliikidega,“ meenutas Tamm. Praeguseks on meetod tema sõnul loksunud paika juba nii hästi, et sellega saavad lisaks teaduritele ja tudengitele hakkama kooliõpilased.

Vähemalt juhul, kui neil on ligipääs bioloogia õppeklassile. „Ja pipeteerimisoskusest ei ole ka muidugi pääsu ehk käeosavust peab treenima,“ muigas professor. Samas nentis ta, et tegu pole siiski tüüpilise loodusvaatlusega. Teisisõnu nõuaks näiteks kampaania korras Eesti pärmirikkuse kaardistamine iga-aastasest linnuvaatlusest või nurmenukkude tolmukate lugemisest rohkem ressursse ja laialdasemat organiseerimist.

Kohalik pärmirikkus

Eestist on praeguseks leitud 167 eri pärmiliiki, millest on määratud 144 liigi tasemel. Kokku on Eesti pärmivaramus hoiul 3350 pärmitüve. „Eesti sees pole me väga suurt varieeruvust näinud, ent oleme uurinud seda põhjapanevate järelduse jaoks liiga vähe. Küll teame seda, et liigiline kooslus sõltub väga palju kasvupinnast,“ sõnas Tiina Tamm.

Näiteks erineb õunte pinnal nähtav pärmikooslus talinisule ja suveodrale iseloomulikest pärmidest. Piltlikult võib võrrelda seda erinevustega inimese soolestiku ja tema nahapinna mikroflooras.

Lisaks kohalikele ettevõtetele nagu Äiö, mis loodab asendada pärmi abil kosmeetikatööstuses palmi- ja kookosõli, näeb Tamm kohalikel pärmidel laialdasemat rakendusvõimalust põllumajanduses. Seal saaks kasutada neid muu hulgas biotõrjeks. Kui mõned pärmiliigid võtavad taimepatogeenidelt lihtsalt kasvuruumi, siis teised toodavad teistele seentele mürgiseid ühendeid või suurendavad taimede vastupanuvõimet haigustele.

Pikas plaanis võimaldaks see vähendada taimekasvatuses kemikaalide kasutust. „Peame olema selle juures aga realistlikud. Looduslikud kooslused ei asenda suurtootmises kemikaale veel nii pea. Need on lihtsalt sedavõrd odavad,“ selgitas professor. Samuti võtab nende turule toomine aastaid, nagu kõigi teiste bioloogiliste toodete puhul.

„Samal ajal peame aru saama, et ühel hetkel tulevad need kemikaalid meile kõik bumerangina tagasi. Meie elukeskkond on neid täis, me sööme ja hingame neid sisse ning mõjutavad ka meid endid,“ tõdes Tiina Tamm.

Arnold Kristjuhan ja Tiina Tamm kirjeldavad katseprotokolli kolleegidega ajakirjas STAR Protocols.