Mikrobiomy i holobiomy jako czynniki sprzyjające zrównoważonej biogospodarce o obiegu zamkniętym
Mikroorganizmy, wśród których można wymienić archeony, bakterie, grzyby i wirusy, a także ich materiał genetyczny, otoczenie i wzajemne oddziaływania, tworzą mikrobiom. Wszystkie rośliny i zwierzęta żyjące na Ziemi są powiązane z mikrobiomami. Z tego powodu badanie ich funkcji, natury i wzajemnych oddziaływań może podpowiedzieć nam, jak możemy najlepiej zarządzać zasobami naszej planety, aby zapewnić dostęp do żywności i zadbać o nasze zdrowie. Gromady drobnoustrojów w środowisku naturalnym odgrywają istotną rolę w środowisku i systemach żywnościowych — to właśnie na nich opiera się obieg azotu, walczą także z patogenami i regulują klimat. Mikrobiom glebowy umożliwia sekwestrację dwutlenku węgla i użyźnia gleby, z kolei mikrobiom oceaniczny zapewnia wychwytywanie dwutlenku węgla i odpowiada za regulację klimatu. Ochrona naturalnych mikrobiomów i różnorodności biologicznej drobnoustrojów przed presjami antropogenicznymi, takimi jak rolnictwo przemysłowe, intensywne stosowanie środków chwastobójczych oraz antybiotyków, a także antropogeniczną zmianą klimatu, ma zasadnicze znaczenie dla zrównoważonej produkcji żywności wysokiej jakości. Współpraca z mikroorganizmami ma znacznie większy sens ekonomiczny i środowiskowy niż ich zwalczanie. Dzięki rozwojowi nauki o holobiomach — zintegrowanych systemach gospodarzy i powiązanych z nimi mikrobiomach glebowych, roślinnych, zwierzęcych, ludzkich i środowiskowych, możemy wykorzystać mikroorganizmy w celu opracowania przełomowych rozwiązań wielu wyzwań związanych ze zrównoważonym rozwojem.
Odporne i zasobooszczędne systemy uwzględniające klimat
Najnowsze wydanie broszury CORDIS Results Pack skupia się na znaczeniu innowacji opartych na mikrobiomach w procesie opracowywania odpornych, zasobooszczędnych i inteligentnych klimatycznie systemów na potrzeby rolnictwa, akwakultury, leśnictwa i wytwarzania bioproduktów w celu rozwoju europejskiej biogospodarki. Wykorzystanie możliwości mikrobiomów na potrzeby biogospodarki pomoże zmodernizować i wzmocnić unijną bazę przemysłową, wspierając jednocześnie przejście na model niskoemisyjnej gospodarki o obiegu zamkniętym. Niniejsze wydanie broszury CORDIS Results Pack przedstawia szereg projektów finansowanych w ramach programów Horyzont 2020 i Horyzont Europa, pokazując w jaki sposób zrozumienie mikrobiomów i ich wykorzystanie przekłada się na rozwój biogospodarki w Unii Europejskiej. Wśród korzyści można wymienić poprawę jakości żywności, zdrowia gleby i ekosystemów, ograniczenie stosowania środków syntetycznych, wzrost dobrostanu zwierząt i skuteczne przetwarzanie strumieni odpadów w wysokowartościowe bioprodukty w różnych sektorach. Każdy z 15 projektów przedstawionych na łamach broszury skupia się na badaniach skoncentrowanych na mikrobiomach i holobiomie. Prace realizowane w ramach projektów wspierają transformację gospodarczą Unii Europejskiej w kierunku konkurencyjnej biogospodarki o obiegu zamkniętym, jednocześnie wspierając kluczowe cele Europejskiego Zielonego Ładu(odnośnik otworzy się w nowym oknie), strategii „od pola do stołu”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz strategii dotyczącej biogospodarki(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Celem broszury jest popularyzacja projektów oraz zachęcenie społeczeństwa do wdrażania rozwiązań opartych na mikrobiomach w celu zwiększania świadomości i tworzenia popytu na zrównoważone innowacje. W ten sposób projekty te wpisują się także w szersze unijne ambicje realizowane w ramach strategii na rzecz uruchamiania i zwiększania skali działalności przedsiębiorstw typu start-up(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz europejskiej strategii w zakresie nauk biologicznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) poprzez rozwój ekosystemu innowacji związanych z mikrobiomem w celu przełożenia opracowanych projektów na rozwiązania komercyjne. Rezultaty prac przeprowadzonych w ramach projektów pomogą także ukierunkować kształtowanie nowych strategii, co przełoży się na wzrost inwestycji w biotechnologie mikrobiologiczne i zachęci do zakładania konkurencyjnych start-upów oraz rozwoju przedsiębiorstw przyczyniających się do transformacji ekologicznej i cyfrowej Europy. Zespół projektu MICRO4BIOGAS poprawił wydajność produkcji biogazu dzięki optymalizacji mikroorganizmów biorących udział w fermentacji beztlenowej. W ramach projektu CIRCLES zbadano wpływ mikrobiomu na wydajność, jakość, bezpieczeństwo i zrównoważony charakter produkcji żywności. W projekcie MASTER powstał nowy protokół oraz zestaw do ekstrakcji DNA w celu usprawnienia łańcuchów rolno-spożywczych i poprawy jakości żywności. Naukowcy realizujący projekty 3D-omics i HoloRuminant badali mikrobiomy jelitowe zwierząt hodowlanych, aby zmaksymalizować wydajność hodowli i zmniejszyć ich wpływ na środowisko. Zespoły projektów SoildiverAgro i EcoStack rozwijały wiedzę na temat ekosystemów glebowych w celu promowania zrównoważonego rozwoju i produkcji roślinnej, a zespół SMART PROTEIN zajmował się badaniem mikrobiomu roślin i gleby w celu opracowania bardziej zrównoważonych alternatywnych źródeł białka. Dzięki rozwojowi wiedzy na temat różnorodności biologicznej w glebach, zespół projektu EXCALIBUR usprawnił biologiczne środki ochrony roślin i bionawozy stosowane w ogrodnictwie. Zespół projektu HoliSoils badał mikrobiomy gleb leśnych w celu wspierania inteligentnego zarządzania gruntami i sekwestracji dwutlenku węgla, natomiast badacze projektu AtlantECO badał wpływ zmian środowiskowych na mikrobiom Oceanu Atlantyckiego. Uczestnicy projektu RUSTICA zajmowali się przetwarzaniem pozostałości organicznych z owoców i warzyw w nawóz na bazie biologicznej. W projekcie FOODGUARD połączono czujniki IoT, analizy genetyczne, prognozowanie oparte na sztucznej inteligencji oraz identyfikowalność opartą na technologii blockchain w jednym systemie. Zespół BLUETOOLS przeprojektowała cały proces odkrywania związków bioaktywnych. Ostatni z przedstawionych projektów, BlueRemediomics, doprowadził do powstania platformy bioinformatycznej służącej do przeszukiwania mikrobiomu oceanicznego w celu znajdowania zrównoważonych produktów, procesów i usług.
