Agata Kołodziejczyk jest nominowana do tytułu Superbohaterki "Wysokich Obcasów" 2017.

Zagłosuj na Superbohaterkę 2017 w Plebiscycie czytelników. Uzasadnij swój wybór i wygraj cenne nagrody. Kliknij TUTAJ

Odwiedziliśmy właśnie bazę księżycową, którą buduje pani w Pile. Jest na świecie więcej takich habitatów, gdzie astronauci mogą przećwiczyć życie poza Ziemią?

Kilkanaście, głównie w Ameryce Północnej, chociaż habitaty imitują różne aspekty życia poza Ziemią, więc trudno je porównać. Wraz ze spółką Space Garden i zespołem Lunares chcemy mieć najlepszy na świecie. Ja wiem, że to brzmi śmiało, ale to nasza strategia. Im wyżej będziemy mierzyć, tym wyżej wylądujemy. Moim marzeniem jest, żeby Polska miała swój program dla astronautów. Wiem, że nie przekonamy rządu samym ładnym wnioskiem. Trzeba pokazać, że mamy już bazę, mamy ludzi, mamy świetnie wyszkolonych specjalistów po stażach w agencjach kosmicznych.

Planuje pani organizowanie misji dla astronautów, żeby ćwiczyli, zanim polecą na Księżyc.

Chrzest bojowy będzie polegał na zamknięciu w tej bazie grupy ludzi na kilka tygodni w warunkach, jakich możemy się spodziewać w bazie na Księżycu czy Marsie. Biorę równolegle udział w projektowaniu innego habitatu – w Niemczech dla Centrum Astronautów Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), tam jestem odpowiedzialna za światło. W polskiej bazie Lunares chcemy się specjalizować w telemedycynie.

Telemedycyna, czyli rozwiązywanie problemów medycznych na odległość?

Tak, to najszybciej rozwijająca się gałąź przemysłu.W niedalekiej przyszłości będzie tak, że kobieta w ósmym miesiącu ciąży, która musi zrobić badanie płodu, nie będzie musiała się fatygować do przychodni. Będzie mogła przeprowadzić badanie za pomocą wypożyczonego urządzenia telemedycznego, ale karz otrzyma niezbędne dane przez internet. Więc to nie tylko kosmiczna technologia, będzie też przydatna na Ziemi.

Telemedycyna. Sztuczna inteligencja doradzi i wezwie lekarza

Ale nie tym się pani na co dzień zajmuje, prawda? Europejska Agencja Kosmiczna, w której pani pracuje, przedstawia panią jako biomimetyczkę.

Tak się złożyło, że w ESA była taka specjalizacja dla biologa, więc złożyłam aplikację i dostałam się na program postdoktorancki. Wcześniej pracowałam w zakładzie funkcjonalnej morfologii, która jest jakby odwrotnością biomimetyki. Podczas gdy biomimetycy tworzą systemy na podobieństwo tego, co stworzyła natura, ja przez sześć lat odkrywałam systemy, które wypracowała natura, i starałam się zrozumieć ich sens.

W jaki sposób połączyła to pani z kosmosem?

Od wielu lat interesował mnie wpływ światła, czyli gwiazd, na człowieka. Wywodzę się z rodziny stricte astronomicznej – mama, tata i siostra są astronomami, w tym tata i siostra mają doktoraty. Co tydzień robiliśmy pokazy astronomiczne, przez kilkanaście lat tata budował prywatne obserwatorium astronomiczne, a cała rodzina pomagała. Z jednej strony chciałam odkryć coś nowego, a  z drugiej – cały czas miałam astronomię za uszami. Więc zaczęłam łączyć biologię z kosmosem.

Stąd to światło. Stwierdziłam, że będę sprawdzać wpływ światła na organizmy żywe poprzez neurobiologię i biofizykę, więc zrobiłam te dwie specjalizacje na Uniwersytecie Jagiellońskim. Z czasem biofizyka okazała się zbyt teoretyczna, a neurobiologia pozwoliła rozwinąć skrzydła.

Na czym polega biofizyka?

Biofizyka to odkrywanie procesów fizycznych w biologii, odnajdywanie zasad, dzięki którym można później głębiej zrozumieć istotę badanych problemów, tłumaczyć je w prostszy sposób, modelować. Ale ja poczułam, że to jest zbyt dalekie od człowieka i zmieniłam kierunek pracy badawczej. Trafiłam do prof. Elżbiety Pyzy, szefowej Zakładu Biologii i Obrazowania Komórki na Uniwersytecie Jagiellońskim. Niezwykła naukowczyni, znana na całym świecie z tego, że odkryła, iż neurony wciągu dnia się powiększają, a wciągu nocy kurczą. Pękam z dumy, kiedy na międzynarodowych konferencjach ludzie reagują: „O, prof. Pyza, znam!”. Więc w badaniach prof. Pyzy chodziło o rytmy biologiczne w neuronach. Coś wspaniałego. W ten sposób zaczęła się moja praca nad wpływem światła.

Na razie wygrywamy konkursy marsjańskich łazików. Na Ziemi. Ale to dopiero początek. Kosmos czeka

Czyli zaczynamy się zbliżać do kosmosu.

Tak! Niech sobie pani wyobrazi, że gwiazdy mają wpływ na to, co się dzieje w naszym mózgu. Synteza białek zachodzi pod wpływem światła, a życie na Ziemi jest zsynchronizowane z cyklem dnia i nocy. Wszystko pod wpływem działania naszej gwiazdy. Wtedy poczułam, jak bardzo jesteśmy dopasowani do życia naszej gwiazdy, do naszego systemu, do ruchu okołoziemskiego, i zaczęło mi się to wydawać coraz piękniejsze.

Moja praca w Advanced Concepts Team [Zespół Zaawansowanych Konceptów – jednostka Europejskiej Agencji Kosmicznej badająca, jak najnowsze technologie mogą się przydać ludzkości w długiej perspektywie] polega na tworzeniu konceptów – ja chciałam się zająć projektowaniem światła w statkach kosmicznych, czyli w przestrzeniach izolowanych od światła gwiazd. Tam nie ma atmosfery, czyli warstwy, która nas chroni przed promieniowaniem gamma i innymi problemami związanymi z radiacją, i w konsekwencji przed mutacjami komórek.

Czyli wymyślała pani sztuczne światło, które naśladowałoby światło Słońca.

Tak, komponuję koktajle światła złożone z charakterystycznych długości fal tak, aby jak najlepiej wpływały na nasz zegar biologiczny. Gdybyśmy spędzili pół roku w takim świetle [rozmawiając, siedzimy pod jarzeniówkami], nawet z fazą 12 godzin światła, 12 godzin ciemności, niestety, będziemy mieć depresję. Od światła są uzależnione rytmy biologiczne, synteza białek, w tym serotoniny, która jest bardzo ważna w utrzymaniu stanu aktywności, w kontroli naszego snu, a więc też kontroli agresji. Ktoś, kto jest w izolacji, nie śpi trzecią dobę, jest wściekły. W takich warunkach misja może się zakończyć tragicznie. Pod wpływem tych badań na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej lampy fluorescencyjne zostały wymienione na oświetlenie LED-owe.

Próbuje pani zatem zrobić małą Ziemię w kosmosie.

Raczej mocne i bezpieczne słońce bez Słońca.

No ale przecież my umiemy żyć tylko tutaj. Nie lepiej zostać na Ziemi?

Na pewno musimy się odpowiednio przygotować do życia gdzie indziej. Warunki poza Ziemią są niezdatne dla człowieka z powodów, o których często nie myślimy – problemem jest nie tylko inaczej płynący czas, inna grawitacja czy brak atmosfery. Życie w kosmosie mierzone jest nie minutami, ale promieniowaniem kosmicznym. Jeden dzień życia astronauty na stacji kosmicznej równy jest dawce promieniowania oddziałującego na człowieka na Ziemi przez rok. Życie w innej odległości od Słońca albo pod inną gwiazdą, a więc inna jakość światła sprawia, że inaczej przebiegają procesy komórkowe.

Musimy się przetransformować. Mamy badania na roślinach, które pokazują, że ewidentnie można pokierować syntezą białek przez stosowanie różnych specyficznych długości fal świetlnych. Bardzo bym chciała, żeby człowiek sam był w stanie się udoskonalić, a nie podlegał manipulacji zewnętrznej, żeby sam przeewoluował. Rozumiem, że niektórym zależy, aby kontrolować społeczeństwo i ujednolicić mechanizmy myślenia, ale na dłuższą metę to nie ma prawa się udać. Bo przyroda szybko weryfikuje prawa ludzkie łamiące odwieczne prawa natury.

Jak wyobraża sobie pani taką transformację?

Zaczęłabym od transformacji naszych mikrobiomów. Czy zdaje sobie pani sprawę, że w naszym organizmie żyją symbiotyczne komórki bakterii i grzybów, bez których nie moglibyśmy przetrwać w warunkach ziemskich? Są to charakterystyczne dla każdego człowieka mikroświaty zwane właśnie mikrobiomami. Według naukowców Karolinska Institutet w Szwecji w naszym organizmie jest półtora raza więcej komórek bakterii i grzybów niż naszych własnych.

W każdym razie: my jesteśmy kosmosem. Nasz organizm to kosmos współistniejących form życia, dopiero razem jesteśmy w stanie adaptować się do środowiska zewnętrznego. Proszę sobie wyobrazić, że to, na jakie choroby zapadamy, jaki mamy apetyt, co chcemy jeść, nawet to, jak myślimy, determinowane jest mikrobiomem. My jesteśmy dla nich jak bioreaktor, a one nam pomagają w funkcjach życiowych – świetna symbioza! Więc pomyślałam, żeby to przygotowanie człowieka do życia w innych światach przebiegało właśnie za pośrednictwem mikrobiomów.

Mój własny mikrobiom. Co się gnieździ w człowieku

Dałaby pani sobie zmienić florę bakteryjną?

Jasne, sama bym sobie zmieniła. Jestem naukowcem, dla nauki zrobię wszystko.

Co te nowe bakterie by u pani zmieniły?

Bakterie nas wzbogacają i uodparniają. Poza Ziemią najbardziej potrzebna byłaby odporność na radiację wynikającą z promieniowania kosmicznego. Budowanie odporności za pomocą wymiany bakterii funkcjonuje od wieków. W pogańskiej Słowiańszczyźnie relacje seksualne były o wiele mniej uregulowane – ludzie całowali się i uprawiali seks z wieloma partnerami. Dlaczego? Żeby wymieniać mikrobiomy, oczywiście. Seks jest jedną z najszybszych dróg mieszania mikrobiomów, zachowania odporności. Seks jest metodą łączenia się biosfer, łączenia się kosmosów. I tak ludzie mają fajnie, bo mają tylko dwie płcie. Pierwotniaki mają ich kilkanaście, kilkadziesiąt. To dopiero jest jazda. Chrześcijaństwo uregulowało relacje seksualne, ale za to zapewniło nam kościoły – miejsce z wodą święconą. To właśnie ona łączy mikrobiomy starszej pani i małego dziecka, a więc spełnia podobną rolę. Dlatego bardzo dobrze się czasem wybrać do kościoła dla zdrowia, na zgromadzenie wspólnoty, żeby sobie powymieniać bakterie. Wszyscy śpiewają, chuchają, dotykają się. Proszę zauważyć, że kościoły są zwykle mroczne i wilgotne – idealne środowisko dla bakterii. Godzina tygodniowo w takim miejscu – świetna szczepionka!

To uodpornienie na Ziemi. A jak mikrobiomy transformować, żeby były gotowe na kosmos?

Bardzo pomocna jest tu astrobiologia i wiedza o ekstremofilach, czyli mikroorganizmach zasiedlających ekstremalne siedliska, na przykład solanki, pustynie czy rejony wiecznej zmarzliny. Znając mechanizmy pozwalające ekstremofilom przetrwać w skrajnych warunkach, można je wykorzystać w inżynierii genetycznej. Ostatnio namnożono białko niesporczaków odpornych na promieniowanie kosmiczne w ludzkich hodowlach komórkowych. Okazało się, że komórki te stały się bardziej odporne na szkodliwe skutki radiacji.

Czyli nie musimy modyfikować naszych własnych komórek.

Tak, one się dostosują. Trzeba tylko nauczyć się zarządzać tymi mikrobiomami, o których nadal bardzo mało wiemy. Znamy kilkadziesiąt bakterii, które są szkodliwe, a nikt się nie skupia na tych pożytecznych, bez których nie możemy funkcjonować. Modyfikacja mikrobiomów jest w dodatku bioetycznie OK – nikt nam nie zarzuci, że robimy Frankensteina i wysyłamy go na Marsa. My powiemy: nie, my tylko zamieniamy E. coli na E. coli Marsjan, czyli taką, która ma szansę przetrwać na Marsie.

Zaprojektowaliście już taką bakterię marsjańską?

Jestem pewna, że gdzieś już takie są. We współpracy z Uniwersytetem Kopenhaskim projektujemy na przykład mchy, które przeżyją na Marsie.

Menu na Marsa. Co będziemy jedli na czerwonej planecie?

Po co wysyłacie mchy na Marsa? Ziemniaki nie przydałyby się bardziej?

Gdy patrzymy na ewolucję życia na Ziemi, to mchy są pierwszymi roślinami. Czyli życie wyszło na ląd i już były mchy, które potrafią przystosować środowisko dla bardziej zaawansowanych organizmów. Więc my, chcąc przyspieszyć ewolucję na Marsie, który obecnie jest cmentarzyskiem, na którym jeżeli życie jest, to bardzo głęboko, chcemy go uzdatnić do życia właśnie mchami. Zaczęliśmy go badać w 2016 roku, podczas misji ExoMars. ESA wysłała orbitera, który będzie analizował obecność wody na Marsie za pomocą różnych spektrometrów: podczerwonego, ultrafioletowego i w paśmie widzialnym. Specjalne kamerki będą badać widma z powierzchni i spod powierzchni. Więc być może uda nam się dokładniej określić stopień uwodnienia Marsa.

Ile czasu zajmie uzdatnienie Marsa, przystosowanie go do życia?

Czas jest istotny, ale względny, jak mówił już Einstein. Musimy nauczyć się myśleć kosmicznymi kategoriami. Ja uważam, że czas nie istnieje. Że to jest taka matryca, która powstała pod wpływem przystosowania się mózgu do cykli światła: dzień – noc, praca – sen. Na podstawie tego wszystkiego budujemy nasze własne, subiektywne poczucie czasu. A czas to jedno z głównych zagadnień przy planowaniu misji kosmicznych.

Dlatego moim kolejnym konceptem w ESA jest architektura czasu – zajmuję się opracowaniem technik zakrzywiania subiektywnej czasoprzestrzeni światłem. Wiadomo na przykład, że w zaciemnionych przestrzeniach czas odczuwamy wolniej w porównaniu z miejscami jasno oświetlonymi. Z kolei przy świetle niebieskim blokowana jest synteza melatoniny – hormonu kontrolującego sen. Iluzje czasowe można wywołać też innymi bodźcami, na przykład falami akustycznymi.

Im więcej robimy, im więcej się dzieje w naszym życiu, tym szybciej ten czas leci, a później o wiele więcej pamiętamy. Wyostrzają się nam zmysły, bo percepcja czasu jest związana z atencją, naszymi mechanizmami uwagi i zapamiętywania. To wszystko są systemy, które mamy zaprogramowane, żeby nas gdzieś ulokować. Po co mamy wbudowane poczucie czasu? Zwierzęta tego nie mają, tylko ludzie i pewne małpy człekokształtne. To jest struktura mózgu, która służy do planowania i decydowania. Po to, żebyśmy mogli decydować, musimy mieć wiedzę z przeszłości.

Krótki poradnik, jak zostać astronautą

I musimy wiedzieć, co to przeszłość.

Tak. I dlatego został stworzony ewolucyjnie system poczucia przeszłości, dzięki niemu możemy decydować. Z kolei planowanie to czucie przyszłości, nie bylibyśmy w stanie planować, gdybyśmy nie czuli, że coś się stanie na drugi dzień. A zwierzęta żyją tu i teraz, żyją instynktami. Dzięki temu mają mocno zaprogramowane procedury zachowań. Owszem, uczą się też na błędach – jeżeli jeż ukłuje kota, to on później się nauczy, żeby nie dotykać jeża. Tworzy się w jego głowie skrót, instynkt, czyli błyskawiczna odpowiedź na niebezpieczny bodziec. Ale to jest nadal instynkt, a nie taka forma myślenia jak nasza.

Czy my powinniśmy się nauczyć takich instynktów? To właśnie powinniśmy wynieść z biomimetyki – wykorzystywać mechanizmy, które zostały wypracowane przez ewolucję?

Na razie wykorzystuję wiedzę, którą mamy z zegara biologicznego i innych zegarów. Jednym z problemów człowieka w kosmosie jest przyspieszone starzenie się. Medycyna kosmiczna to jest tak naprawdę medycyna nieśmiertelności – my studiujemy, co zrobić, żeby człowiek nie umarł.

Ale żeby nie umarł z powodu nieprzyjaznego środowiska czy z powodu długości podróży kosmicznych? Czy tego, że doba słoneczna na innych planetach trwa dłużej?

Na Marsie akurat doba słoneczna trwa mniej więcej tyle samo co na Ziemi. Tylko że ja nie leciałabym na Marsa. Podróż na Księżyc jest zdecydowanie bardziej realna. Na Księżyc leci się trzy dni, a na Marsa – około 200. Fantastycznie byłoby mieszkać na Księżycu i obserwować przepiękną niebieską Ziemię wielkości dłoni. Nasze pokolenie ma to w zasięgu ręki. Mam nadzieję, że będą coraz tańsze bilety.

Pani tak o tym mówi jak o czarterach do Egiptu.

To naprawdę jest niedaleko, Księżyc jest w zasięgu trzech dni podróży. Ale czas podróży to tylko jeden problem, oprócz tego są względy ekonomiczne transportu ludzi. A w przypadku dalszych podróży trzeba życie uciszyć, czyli zahibernować pasażerów.

Od kogo się uczycie hibernacji?

Naturalną rzeczą dla biomimetyków jest uczyć się z tego, co już istnieje. Bo to jest realne, więc wiadomo, że będziemy umieli to powtórzyć. Ja od dziecka starałam się hibernować różne mchy. Inne organizmy też. Dostałam kiedyś od chłopaka różę i chciałam ją zahibernować, żeby przez cały czas była w tej swojej młodej, żywej formie.

Wyszło?

No tak! Ale tylko na białej róży. Nie chciałam jej ususzyć, bo zawsze mi się to kojarzyło ze starą babcią, z sentymentami. A ja chciałam mieć żywe sentymenty. Cały czas czerwona róża jest wyzwaniem. Chodzi o to, żeby te pigmenty się nie rozpadły. Pomyślę jeszcze. Ale to u roślin, a co u zwierząt? Niedźwiedź polarny, wiewiórka, wiele gryzoni albo hibernuje, albo wchodzi w stan torporu. To obniżenie temperatury ciała do niższej niż w hibernacji, gdzie doprowadza się organizm do temperatury otoczenia. Chodzi o to, żeby zrozumieć podstawy tych systemów. Jakie hormony biorą w nich udział, jak metabolizm się zmienia.

W takim razie jak wygląda praca biomimetyka na co dzień? W środę przychodzi pani do pracy i mówi: „Dziś przetestujemy, jak działa oko muchy. A w czwartek, jak działa noga pająka”?

Już odeszłam od neuroanatomii. Dlaczego? Bo w badaniach musiałam zabijać zwierzęta. Męczyło mnie to psychicznie, dlatego badania nad światłem bardziej mi odpowiadają.

Badania kosmiczne, wyobrażam sobie, są bardziej abstrakcyjnie, prawda? Nie musi pani nikogo kroić.

Tak, w naszym zakładzie głównie się modeluje. A ja na przykład zajmuję się life support systems [systemami podtrzymywania życia], czyli robię wszystko, żeby utrzymać życie w przestrzeni kosmicznej. Co mnie o wiele bardziej kręci – nie lubię zabijać, wolę chronić życie.

Czy faktycznie my się niedługo gdzieś przeniesiemy? Ludzie będą kolonizować Księżyc albo Marsa?

Nie powiedziałabym, że się wyniesiemy. Są plany kolonizacyjne, ale na pewno najpierw trzeba tam polatać na tymczasowe misje. Dopóki nie przetestujemy na Ziemi życia we w pełni odizolowanym obiegu, nie ma sensu ryzykować. Człowiek w takiej biosferze generuje ok. 11 kg odpadów w postaci wydychanego powietrza, moczu i odchodów, które inne organizmy lub urządzenia muszą przekonwertować w szeregu reakcji biochemicznych. Zaprojektowanie bazy spełniającej takie wymagania jest ogromnym wyzwaniem. Wracamy więc do kluczowej roli mikrobiologii kosmicznej i wiedzy o ludzkich mikrobiomach. Kolonizacja jest więc daleko, coraz bliżej jest za to turystyka księżycowa.

Elon Musk. Człowiek, który umrze na Marsie

Czyli to będzie miejsce na komercyjne wycieczki.

Jak najbardziej – będą wycieczki i będzie górnictwo.

Wycisnęliśmy, co mogliśmy, z jednej planety i lecimy wysysać kolejną?

Ja myślę o tym raczej jako o okazji do nauki i docenienia tego, co mamy. Kiedy człowiek opuszcza ojczyznę, to dopiero zaczyna czuć, jak to było być w domu. Myślę, że kiedy człowiek będzie zdystansowany na Księżycu, będzie musiał walczyć, żeby przetrwać w warunkach, które jednak są groźne dla życia – wtedy dopiero zacznie doceniać swoją planetę. Nawet my w ESA, będąc w kosmosie jedynie myślami, z ulgą wychodzimy z naszego centrum naukowego i cieszymy się świeżym powietrzem, tym, jak jest zielono, a niebo jest niebieskie. I wspaniale, że można porozmawiać z człowiekiem, że można go fizycznie uściskać.

Dr Agata Kołodziejczyk – neurobiolożka, pracuje w Europejskiej Agencji Kosmicznej. Jest biomimetyczką w Advanced Concepts Team, zespole wykorzystującym najnowsze technologie do tworzenia wizji świata za dziesiątki lat. Wraz ze spółką Space Garden i zespołem Lunares wybudowała w Pile analogową bazę kosmiczną, gdzie przyszli astronauci mogą ćwiczyć procedury życia w bazach poza Ziemią

Dr Agata Kołodziejczyk będzie gościem specjalnym festiwalu Przemiany (14-17.09.2017, Centrum Nauki Kopernik). Pokaże biomateriałowe eksponaty, opowie o ewolucji życia w przestrzeni kosmicznej, będzie ją też można spotkać na „Śniadaniu nad rzeką”. Więcej: www.festiwalprzemiany.pl