Ewolucyjne znaczenie mikroorganizmów. Naukowcy odkrywają mikroświat owadów
Międzynarodowy zespół naukowców z udziałem specjalistów z Instytutu Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii, Uniwersytetu Helsińskiego oraz Uniwersytetu Jyväskylä przeprowadził innowacyjne badania nad mikroorganizmami zasiedlającymi ciała dzikich owadów.
Uzyskane wyniki ujawniły niezwykłą różnorodność i złożoność relacji między bakteriami a ich gospodarzami, zwłaszcza wśród tzw. „ciemnych taksonów” czyli licznych i różnorodnych grup gatunków, które wciąż pozostają słabo poznane przez naukę.
Owady, stanowiące ponad połowę wszystkich znanych gatunków na Ziemi, współistnieją z ogromną liczbą mikroorganizmów tworzących ich mikrobiom. Współzależności te mają kluczowe znaczenie dla funkcjonowania przyrody – bakterie mogą wspierać owady w pozyskiwaniu składników odżywczych, chronić je przed patogenami, a nawet wpływać na ich ewolucję.
Mimo to dotychczasowe badania mikrobiomu owadów skupiały się głównie na kilku dobrze poznanych gatunkach. Naukowcy postanowili to zmienić, analizując setki gatunków muszek zadrowatych z północnej Szwecji – owadów powszechnych, lecz słabo zbadanych, które stanowią idealny model do poznawania złożonych interakcji międzygatunkowych. Uczeni opracowali nowatorski system analityczny łączący techniki biologii molekularnej, bioinformatyki i modelowania statystycznego.
Zastosowano m.in. równoczesne sekwencjonowanie DNA owada i jego mikrobiomu, syntetyczne znaczniki DNA umożliwiające ilościową ocenę bakterii oraz zaawansowane modele statystyczne pozwalające zrozumieć wpływ czynników środowiskowych i genetycznych na skład mikrobiomu. W badaniu ponad 1800 osobników udało się zidentyfikować 186 gatunków muszek oraz ujawnić ogromne zróżnicowanie liczebności i składu bakterii – nawet między osobnikami tego samego gatunku.
Odkrycia te znacząco poszerzają wiedzę o ekologicznym i ewolucyjnym znaczeniu mikroorganizmów. Ustalono, że niektóre bakterie, jak powszechnie występujące Wolbachia, tworzą wyjątkowo wyspecjalizowane relacje z gospodarzami, podczas gdy inne są obecne także w mikrobiomie ludzi i innych zwierząt. Wyniki badań mają istotne znaczenie praktyczne – umożliwiają przewidywanie, jak populacje owadów będą reagować na zmiany klimatu, zanieczyszczenia i inne czynniki stresowe.
Zastosowana przez międzynarodowy zespół naukowców metodologia otwiera nowe możliwości systematycznych badań nad mikrobiomami zwierząt w naturalnym środowisku. Jej uniwersalność sprawia, że może być wykorzystywana nie tylko w ekologii owadów, ale także w badaniach nad mikrobiomami innych organizmów, w tym tych istotnych dla rolnictwa, zdrowia publicznego i ochrony różnorodności biologicznej. Dzięki temu osiągnięciu badacze stworzyli narzędzie, które realnie wspiera rozwój nowoczesnych metod monitorowania i ochrony ekosystemów w skali globalnej.
Źródło: Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
Czytaj też: Globalne badanie ujawnia, jak pogoda steruje rozmnażaniem roślin
Grafika tytułowa: David Clode / Unsplash
