Samica tężnicy wytwornej Ischnura elegans. Fot. Christophe Brochard
Gdzie najszybciej pojawią się różnice w genomie w odpowiedzi na postępującą urbanizację - rozrost miast? Zbadano to na przykładzie ważek. Okazało się, że największe różnice między ważkami z miast a ważkami z obszarów wiejskich pojawiły się na poziomie genów zaangażowanych w organizację komórek nerwowych. To zaś może być powiązane ze zmianami w zachowaniu owadów.
Międzynarodowy zespół naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, Uniwersytetu Complutense w Madrycie oraz Instytutu Ochrony Przyrody PAN w Krakowie przeprowadził badania nad adaptacją do urbanizacji na poziomie genomu u ważki tężnicy wytwornej (Ischnura elegans).
Naukowcy pod kierunkiem prof. Wiesława Babika z UJ postanowili porównać, jak różnią się genomy owadów żyjących na obszarach miejskich i pozamiejskich. Dzięki temu chcieli sprawdzić, jakie ewolucyjne zmiany pojawiają się najszybciej w odpowiedzi na presję, jaką człowiek wywiera na środowisko. Wyniki ukazały się w czasopiśmie "Evolutionary Applications".
"Złożone i szybkie zmiany środowiskowe spowodowane urbanizacją stanowią istotne wyzwania dla organizmów" - zwraca uwagę w komentarzu dla PAP dr hab. Szymon Śnieguła, prof. IOP PAN z projektu Ecopond. I tak np. rozrost miast prowadzić może do silnej fragmentacji siedlisk, a zwierzęta zmuszone są do konkurowania o dostęp do ograniczonych zasobów: miejsc gniazdowania czy źródeł pokarmu dostarczanego przez stosunkowo małą liczbę roślin o niskiej różnorodności.
Kolejnym elementem jest silnie zanieczyszczone środowisko, co przekładać się może na zdrowie zwierząt i jakość ich pożywienia.
Dodatkowym zagrożeniem jest obecność tzw. wysp ciepła, czyli obszarów zurbanizowanych charakteryzujących się podwyższoną temperaturą. W jednym z artykułów zespołu wykazano, że cieplejszy klimat istotnie wpływa na cechy powiązane z sukcesem rozrodu u organizmów zmiennocieplnych.
Prowadzone badania wykazały różnice między ważkami z obszarów wiejskich i miejskich, w centralnej i północnej Europie. Różnice były szczególnie dobrze widoczne na poziomie genów zaangażowanych w organizację komórek nerwowych i ich połączeń (tzw. synaps). Może to świadczyć o adaptacji owadów do przekształceń w środowisku poprzez zmiany w ich zachowaniu. "Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badań wskazują na wysoką liczbę genów odpowiedzialnych za adaptacyjną odpowiedź w układzie nerwowym, w szczególności dotyczącą genów zaangażowanych w organizację synaps, co potwierdza wyniki badań genomowych i behawioralnych adaptacji do urbanizacji u kilku innych gatunków owadów oraz ptaków" - komentuje prof. Śnieguła.
Badana przez naukowców ważka tężnica wytworna Ischnura elegans to pospolity w Europie owad, który stanowi ważne ogniwo w łańcuchu troficznym. Ważki są drapieżnikami pośrednimi zarówno w stadium larwy żyjącej w środowisku wodnym, jak i owadów dorosłych przebywających na lądzie i w powietrzu. Przykładowo, ważki znacząco wpływają na regulację liczebności komarów, gdyż jeden dorosły osobnik jest w stanie zjeść kilkaset komarów w ciągu jednego dnia.
Materiał do analiz zebrano z 31 obszarów miejskich i pozamiejskich w trzech regionach geograficznych: południowej i północnej Polsce oraz południowej Szwecji. Urbanizację zdefiniowano jako procent nieprzepuszczalnej powierzchni w postaci budynków, dróg oraz innych utwardzonych powierzchni i struktur.
Zmienność genetyczną na poziomie całego genomu zbadano przy pomocy nowoczesnych metod laboratoryjnych. Natomiast związki między opisywaną zmiennością, a poziomem urbanizacji sprawdzono przy użyciu zaawansowanych metod statystycznych.
Projekt ECOPOND jest finansowany ze środków Norweskiego Mechanizmu Finansowego na lata 2014–2021 (Fundusze Norweskie).
Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
lt/ zan/
Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.
