Σ. Παραγκαμιάν: Ερευνά… τα μικρόβια του εδάφους της Κρήτης και βραβεύεται!

Της Κατερίνας Μυλωνά

Ένα γνωστό τραγούδι του Πασχάλη Τερζή αναφέρει πως «Στα υπόγεια είναι η θέα»… Μάλλον κάτι τέτοιο έχει στο μυαλό του ο Σάββας Παραγκαμιάν, ένας νέος επιστήμονας από το Ηράκλειο, ο οποίος απέσπασε το βραβείο Dawn Field για την έρευνά του που αφορά στα μικρόβια του εδάφους της Κρήτης.

Σε συνέντευξή του στο Cretalive εξηγεί γιατί, από επιστημονικής άποψης «Σαν την Κρήτη δεν έχει!» και αναφέρει ότι «η θέση της Κρήτης, στη νοτιοανατολική Μεσόγειο, την καθιστά ευάλωτη στην κλιματική αλλαγή, κάτι που έχει μελετηθεί αρκετά. Η διάβρωση των εδαφών επιδεινώνεται και η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει στην ερημοποίηση των ημι-άνυδρων περιοχών του νησιού, που καταλαμβάνουν τη μεγαλύτερη επιφάνεια. Με τη μελέτη των μικροβίων ίσως να μπορέσει να βρεθεί κάποιος δείκτης για τις ευάλωτες περιοχές.»

Το κείμενο της συνέντευξης έχει ως εξής:

Κατ’ αρχάς, συγχαρητήρια. Μιλήστε μας για τη διάκρισή σας και πότε αναμένεται η βράβευσή σας;

«Ευχαριστώ πολύ! Το Genome Standards Consortium (GSC) κάθε χρόνο απονέμει σε νέους/ες επιστήμονες/ισσες το βραβείο Dawn Field για συμβολή στην προώθηση των προτύπων (στανταρντς) στο πεδίο της γονιδιωματικής.

Η Dr Dawn Field (1969-2020) υπήρξε ιδρύτρια του GSC με σημαντική συμβολή στα πρότυπα δεδομένων γονιδιωματικής. Το βιβλίο της, «Biocode, The New Age of Genomics» (https://global.oup.com/academic/product/biocode-9780199687756?cc=gr&lang=en& ), είναι γεμάτο καταπληκτικές ιδέες και αξίες και απευθύνεται στο ευρύ κοινό. Δυστυχώς δεν υπάρχει ελληνική μετάφραση ακόμη.

Φέτος είναι η τρίτη χρονιά που απονέμεται το βραβείο και είναι μεγάλη μου χαρά καθώς με προσκάλεσαν στο ετήσιο συνέδριο του GSC στο Tucson, Αριζόνα στις αρχές Αυγούστου (https://genomicsstandardsconsortium.github.io/GSC24-Tucson/pages/keynotes/ ). Αυτή η διάκριση είναι αποτέλεσμα ομαδικής δουλειάς και όμορφης συνεργασίας που έχει αναπτύξει το ΙΘΑΒΒΥΚ – ΕΛΚΕΘΕ με πολλά μέλη του Genome Standards Consortium. Επίσης ευχαριστώ τα μέλη του ΙΘΑΒΒΥΚ και τον διευθυντή Δρ Μυλωνά για τις θερμές ευχές για το βραβείο και για την υποστήριξη για την συμμετοχή μου στο συνέδριο!»

Για ποιο κομμάτι σας έρευνάς σας διακριθήκατε; Ποιοι επιστήμονες ήταν στο πλευρό σας;

«Όλα ξεκίνησαν το 2016, τέσσερα χρόνια πριν αρχίσω το διδακτορικό μου, στο 18ο συνέδριο του GSC (οι συμμετέχοντες φαίνονται στην ομαδική φωτογραφία) που διοργανώθηκε στα κτίρια του ΙΘΑΒΒΥΚ στο Ηράκλειο. Εκεί οι συμμετέχοντες, κορυφαίοι επιστήμονες από όλο τον κόσμο, σχεδίασαν και υλοποίησαν το Island Sampling Day, Κρήτη 2016. Σε μία ημέρα χωρίστηκαν σε 10 ομάδες και πήγαν σε 72 σημεία της Κρήτης και συνέλεξαν πυρήνες (“καρότα”) εδάφους για την μελέτη των μικροβίων. Βασικός στόχος αυτής της δειγματοληψίας ήταν να αποτελέσει παράδειγμα ανοιχτών δεδομένων και υψηλής ποιότητας μεταδεδομένων. Αξίζει να αναφερθεί ότι τα δεδομένα χωρίς μεταδεδομένα δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Παράδειγμα μεταδεδομένων είναι ημερομηνία/ώρα,  συντεταγμένες, θερμοκρασία, πλησιέστερο φυτό, ομάδα δειγματοληψίας, συσκευή και μέθοδος δειγματοληψίας, κλπ. Τα μεταδεδομένα με άλλα λόγια προσφέρουν πληροφορίες που απαιτούνται για την ανακάλυψη, τη χρήση και την κατανόηση των κυρίως δεδομένων όπως: ποιος ερευνητής/τρια, τι έκανε, πότε, πού, γιατί και πώς (μεθοδολογία); (πηγή: https://data.research.cornell.edu/data-management/storing-and-managing/metadata/ ) Όλα αυτά τα δεδομένα και μεταδεδομένα εναποθετήθηκαν σε ανοιχτές βάσεις δεδομένων πριν να δημοσιευτούν σε κάποιο άρθρο δίνοντας έτσι το παράδειγμα ότι όλα τα δεδομένα είναι σημαντικό να είναι δημόσια.

Στόχος του διδακτορικού μου ήταν η ανάλυση αυτών των δεδομένων και η ενσωμάτωσή τους με άλλα ανοιχτά δεδομένα για την Κρήτη.  Γνώσεις και συμβουλές για την ενσωμάτωση δεδομένων και τη μικροβιολογία απέκτησα μέσα από τις ομάδες του Δρ Ευάγγελου Παφίλη στο ΙΘΑΒΒΥΚ και του Δρ Παναγιώτη Σαρρή από το Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης.

Όλη αυτή η βιοπληροφορική εργασία έγινε με ανοιχτό κώδικα που ανέπτυξα και οι αναλύσεις σχεδιάστηκαν με τρόπο ώστε να μπορούν να επαναληφθούν από οποιονδήποτε έτσι ώστε να υπάρχει διαφάνεια στα αποτελέσματα. Αυτό ονομάζεται επαναληψιμότητα (reproducibility) και είναι ο βασικός άξονας του φετινού συνεδρίου του GSC και ζητούμενο στην επιστήμη γενικότερα και στη επιστήμη μεγάλων δεδομένων ακόμη περισσότερο.

Το Island Sampling Day ξεκίνησε σαν παιχνίδι επιστήμης πολιτών, όπως συχνά αναφέρει ο Δρ Γιώργος Κωτούλας, ο οποίος το 2015 με ενέπνευσε με την ιδέα της ψηφιακής απεικόνισης οικοσυστημάτων της Κρήτης και το 2019 ήταν η αφορμή για να ξεκινήσω το διδακτορικό μου. Εξελίχθηκε όμως σε ένα project που πολλά άτομα έχουν συνεισφέρει για τα ενδιαφέροντα αποτελέσματα για τα μικρόβια του εδάφους της Κρήτης. Η καθ. Lynn Schriml, η καθ. Johanna Holms και η καθ. Stephanie Yarwood από το Πανεπιστήμιο του Maryland είναι μερικές από τις όμορφες συνεργασίες, οι οποίες έχουν εργαστεί εντατικά και εθελοντικά σε αυτό το project. Σημαντική στον πειραματικό σχεδιασμό και διεξαγωγή του ISD ήταν η συμβολή από συναδέλφους με ενδελεχή γνώση της βιολογίας των οικοσυστημάτων της Κρήτης, όπως το ομότιμος καθηγητής Ζαχαρίας Κυπριωτάκης (ΕΛΜΕΠΑ). Ανυπομονούμε να δημοσιευθούν σύντομα τα αποτελέσματα!»

Γιατί μας ενδιαφέρει να μελετήσουμε τα μικρόβια του εδάφους;

«Η δειγματοληψία εδάφους είναι από τις εύκολες δειγματοληψίες και είναι καλή επιλογή για επιστήμη πολιτών. Όμως το έδαφος είναι από τα πολυπλοκότερα συστήματα, σε ένα γραμμάριο χώματος μπορεί να περιέχονται 100 εκατομμύρια κύτταρα. Οπότε η μετέπειτα ανάλυση και ερμηνεία αποτελεσμάτων είναι αρκετά δύσκολη και πολυεπίπεδη. Στο έδαφος στηρίζονται οι περισσότερες δραστηριότητες του ανθρώπου, καλλιέργειες, κτηνοτροφία, εύρεση νερού, αναψυχή κλπ. Το υγιές έδαφος είναι απαραίτητο για μια υγιή κοινωνία, το “χώμα” είναι ζωντανό. Τα μικρόβια επηρεάζουν και επηρεάζονται από το έδαφος και μελετώντας τα μπορούμε να μάθουμε μεταξύ άλλων:

•             τη λειτουργία των βιογεωχημικών κύκλων που αφορούν στη ροή και μετατροπή χημικών στοιχείων και ενώσεων μεταξύ ζωντανών οργανισμών, ατμόσφαιρας και φλοιού της γης, και καθορίζουν τη ζωή της χέρσου,

•             τη γονιμότητα του εδάφους αλλά και

•             την παρουσία παθογόνων που κυρίως εμφανίζονται σε διαταραγμένα οικοσυστήματα.

Την τελευταία δεκαετία έχει γίνει σπουδαία πρόοδος για την κατανόηση των λειτουργιών των μικροβίων στο έδαφος, όμως παραμένουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα, όπως ποια είναι η σχέση της βιοποικιλότητας πάνω από το έδαφος με την υπόγεια. Επίσης παράλληλα με τη βασική και εφαρμοσμένη έρευνα (π.χ ανίχνευση νέων αντιβιοτικών και γενικότητα καινούριων ουσιών στα πλαίσια της Βιοαναζήτησης) είναι σημαντικές και οι δράσεις προστασίας του εδάφους. Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει θέσει σαφείς και φιλόδοξους στόχους για το 2050 (https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EL/TXT/PDF/?uri=CELEX:52021DC0699 ) για την προστασία τους.»

Γιατί η Κρήτη είναι τόσο σημαντική ως περιοχή για τους επιστήμονες;

«Θα προσπαθήσω να είμαι αμερόληπτος γιατί είμαι Κρητικός και αγαπώ την Κρήτη. Σαν την Κρήτη δεν έχει!

Για τη δική μας μελέτη και το Island Sampling Day, η Κρήτη προσφέρει πολλές ευκαιρίες. Αρχικά είναι νησί και τα νησιά είναι σημαντικά ως μοντέλα γιατί έχουν περιορισμένο χώρο με σαφή όρια και επιρροές. Επίσης είναι ένα μεγάλο νησί, το 5ο μεγαλύτερο της Μεσογείου. Η Κρήτη έχει χαρακτηριστεί ως “μια ήπειρος σε ένα νησί” (https://www.nhmc.uoc.gr/en/archives/books/2014-crete-a-continent-in-an-island-in-greek ) για την μεγάλη ποικιλότητα και διαφορετικότητα των οικοσυστημάτων της. Αυτό βοηθά στην μελέτη των μικροβίων για να μπορέσουμε να συγκρίνουμε διαφορές στις κοινότητες που υπάρχουν π.χ στους φυσικούς θαμνότοπους και στις καλλιέργειες. Να αναφέρουμε ότι στα μικρόβια η υψηλότερη ποικιλότητα βρίσκεται κοντά στον άνθρωπο και όχι στα φυσικά οικοσυστήματα.

Να κάνουμε μια παρένθεση και να αναφέρουμε ότι το Island Sampling Day εφαρμόστηκε και στη Moʻorea το 2022, ένα ηφαιστειογενές νησί της Γαλλικής Πολυνησίας. Οπότε στο ευρύτερο Island Sampling Day έχουμε την Κρήτη, ένα ηπειρωτικό νησί, δηλαδή που ήταν ενωμένο με την υπόλοιπη Ελλάδα και μετά αποκόπηκε, και τη Moʻorea, ένα νησί που αναδύθηκε από τη θάλασσα. Αυτή η διαφορά δημιουργίας δεν γνωρίζουμε αν αποτυπώνεται και στο μικροβίωμα και είναι υπό διερεύνηση.

Το ιδιαίτερο για την Κρήτη είναι ότι μελετάται για το φυσικό της περιβάλλον από την Κλασική εποχή. Υπάρχει πολλή διαθέσιμη γνώση για τα οικοσυστήματά της και το σημαντικότερο υπάρχουν και πολλοί ενεργοί επιστήμονες που μελετούν τη γεωλογία, χλωρίδα, πανίδα, παλαιοντολογία, αρχαιολογία, μετεωρολογία, προστασία περιβάλλοντος κτλ. Αυτά σε συνδυασμό με την πληθώρα δορυφορικών δεδομένων προσφέρουν μια μεγάλη ευκαιρία για να συνδυαστεί όλη αυτή η γνώση και να μελετηθεί το σύστημα του εδάφους της Κρήτης ολιστικά. Η ενσωμάτωση όλων αυτών των δεδομένων και της συνεργασίας των διαφορετικών επιστημονικών κοινοτήτων θα προσδώσει νέες υποθέσεις, ερωτήματα και γνώσεις.

Η θέση της Κρήτης, στη νοτιοανατολική Μεσόγειο, την καθιστά ευάλωτη στην κλιματική αλλαγή, κάτι που έχει μελετηθεί αρκετά. Η διάβρωση των εδαφών επιδεινώνεται και η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει στην ερημοποίηση των ημι-άνυδρων περιοχών του νησιού, που καταλαμβάνουν τη μεγαλύτερη επιφάνεια. Με τη μελέτη των μικροβίων ίσως να μπορέσει να βρεθεί κάποιος δείκτης για τις ευάλωτες περιοχές.»

Τι εννοούμε όταν λέμε Επιστήμη των Πολιτών; Η κρατική χρηματοδότηση υπάρχει ή… αναζητείται;

«Η Επιστήμη Πολιτών είναι η εφαρμογή της επιστημονικής μεθοδολογίας από πολίτες. Στην περίπτωση του Island Sampling Day το 2016 έγινε η δειγματοληψία από επιστήμονες με εθελοντική πρωτοβουλία. Οργανώθηκε τόσο καλά που μπορέσαμε το 2022, με ελάχιστους πόρους να επαναλάβουμε ακριβώς την ίδια δειγματοληψία με νέα ομάδα, πολύ εθελοντισμό και όρεξη με συμμετέχοντες από το ΕΛΚΕΘΕ, το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Κρήτης, το Βιολογικό Τμήμα του Πανεπιστημίου Κρήτης και φίλους και φίλες. Οπότε τώρα έχουμε και 2η χρονική περίοδο και θα μπορέσουμε να κάνουμε σύγκριση με την προηγούμενη. Τα έξοδα για τις αναλύσεις της 2ης δειγματοληψίας καλύπτει το ΕΛΚΕΘΕ με δικούς του πόρους και το Joint Genome Institute στην Καλιφόρνια μέσω χρηματοδότησης που εξασφάλισε ο Δρ Νίκος Κυρπίδης.

Προσωπικά νιώθω τυχερός που μου χορηγήθηκε η 3η Υποτροφία για Υποψήφιους Διδάκτορες (5726) από το ΕΛΙΔΕΚ – ΓΓΕΚ και μπόρεσα για 2 χρόνια να αφιερώσω όλη μου την ενέργεια στο ISD. Τώρα βρισκόμαστε σε συζητήσεις για να μπορέσουμε να εξασφαλίσουμε περαιτέρω χρηματοδότηση για νέες αναλύσεις καθώς τα δεδομένα αυτά μπορούν να μας προσφέρουν πολύ γνώση που δεν έχουμε εντοπίσει. Η κατάσταση με τις προτάσεις για χρηματοδότηση είναι ανταγωνιστική και πιεστική όπως σε όλα τα πεδία της έρευνας στην Ελλάδα.

Η συγκεκριμένη δράση δεν έχει χρηματοδοτηθεί στο σύνολό της, όμως ερευνητές του ΙΘΑΒΒΥΚ – ΕΛΚΕΘΕ, όπως ο και ο διευθυντής του ΕΛΚΕΘΕ Δρ. Αντώνιος Μαγουλάς έχουν καταφέρει να υποστηρίξουν από προγράμματα όλα τα έξοδα για τις αναλύσεις, μετακινήσεις και αναλώσιμα που χρειάζονται. Πολλά άλλα μέλη του ΙΘΑΒΒΥΚ έχουν κάνει αναλύσεις ή/και απαραίτητες συντονιστικές ενέργειες όπως ο Δρ. Ευάγγελος Παφίλης, η Δρ. Μελίνα Σταυρουλάκη, ο κ. Στέλιος Δαριβιανάκης, ο Δρ. Δημήτρης Τσαπάρης, η κ. Βάντα Πλαΐτη, η κ. Κατερίνα Οικονομάκη, η κ. Βάσω Τερζόγλου μεταξύ άλλων.»

Υπάρχουν ερωτήματα που ακόμα αναζητούν απαντήσεις;

«Ναι, είναι τα εξής:

Ποια είναι η αλληλεπίδραση ξηράς – θάλασσας και πώς μπορεί να μελετηθεί;

Πώς μπορεί να ανιχνευτεί η ερημοποίηση και απότομη κατάρρευση των οικοσυστημάτων; Υπάρχει κάποιος μικροβιακός δείκτης;

Πως επηρεάζονται οι βιογεωχημικοί κύκλοι από τις αλληλεπιδράσεις φυτών, αρθροπόδων και μικροβίων;»

Δείτε περισσότερα στην ιστοσελίδα ISD : https://lab42open-team.github.io/isd-crete-website/

Φαράγγια: η μεγάλη του αγάπη!

Ο Σάββας Παραγκαμιάν γεννήθηκε και μεγάλωσε στο Ηράκλειο Κρήτης. Από μικρή ηλικία του συμμετείχε με τον πατέρα του σε εξερευνήσεις και μελέτες σπηλαίων και αργότερα φαραγγιών. Αποφοίτησε από το Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης το 2015. Πήγε στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης για μεταπτυχιακές σπουδές για την μελέτη Πολύπλοκων Συστημάτων και Δικτύων.

Το 2020 ξεκίνησε το διδακτορικό του στο Τμήμα Βιολογίας ΠΚ (εργαστήριο μικροβιολογίας) και στο ΙΘΑΒΒΥΚ (Lab42open) στην μικροβιακή οικολογία από τη σκοπιά της βιοπληροφορικής.
Απολαμβάνει να συνεργάζεται με φίλους/ες και να συνδυάζει δειγματοληψίες από δύσβατα μέρη – σπήλαια και φαράγγια με χρήση τεχνικών σκοινιού – με υπολογιστικές αναλύσεις.