Motyle ujawniają tajemnice metapopulacji
Przeplatki cinksie, żyjące w sieci 4000 zamieszkanych fragmentów terenu na Wyspach Alandzkich (Finlandia), badano przez okres 22 lat jako modelowy system metapopulacji. Zakrojone na szeroką skalę fenotypowanie i genotypowanie tej metapopulacji przeprowadzono w ramach projektu SPATIALDYNAMICS (Ecological, molecular, and evolutionary spatial dynamics). Naukowcy zsekwencjonowali cały genom przeplatki i przygotowali dokładną mapę pokrewieństwa w oparciu o ultragęste, całogenomowe dane dotyczące polimorfizmów pojedynczych nukleotydów. Następnie badania genetyczne i genomiczne połączono z badaniami ekologicznymi. Wyniki tych prac wskazują na uderzającą zmienność ekspresji genów u lokalnych populacji o niepodobnych do siebie historiach demograficznych. Okazało się, że u samic motyli z nowo powstałych populacji w większym stopniu dochodzi do ekspresji genu kojarzonego z dostarczaniem jaj i utrzymaniem lotu niż u samic ze starszych populacji. Badania te dostarczyły ważnych informacji na temat mechanizmów molekularnych związanych z obserwowanymi wcześniej zmianami cech historii życiowej i procesów populacyjnych wśród nowych i starych populacji. Uczeni porównali także regionalne populacje żyjące w dwóch sfragmentowanych oraz dwóch ciągłych siedliskach w północnej Europie. Ustalono, że różnice w ekspresji w różnych rodzajach siedlisk dotyczą dużej liczby genów (1814). Badania te pokazały, że powtarzające się przypadki wyginięcia lokalnych populacji oraz rekolonizacji wolnych terenów w sfragmentowanych siedliskach wynikają z selekcji określonych profili genetycznych. Ich wyniki dowodzą, że istnieją pewne przystosowania genomowe do życia w sfragmentowanych siedliskach, na przykład dotyczące przygotowania do częstego lotu. Naukowcy zaobserwowali jednak, że w małych populacjach wyspiarskich na Bałtyku, które pozostawały całkowicie odizolowane przez ponad 100 pokoleń, nagromadziło się wiele szkodliwych mutacji recesywnych. Mutacje te zagrażają długoterminowej zdolności populacji do przeżycia i pokazują, co może wydarzyć się w niezliczonych populacjach szczątkowych żyjących w siedliskach sfragmentowanych w wyniku działalności człowieka. Co więcej, badania nad metabolicznym genem izomerazą fosfoglukozy dostarczyły danych łączących ekologiczną i mikroewolucyjną dynamikę w dziko żyjących populacjach. Gen ten może poprawiać reakcję gatunku na zmieniające się warunki środowiskowe w wyniku zmian klimatu i użytkowania gruntów.
Słowa kluczowe
Motyle, metapopulacja, fragmentacja krajobrazu, przeplatka cinksia, Wyspy Alandzkie, SPATIALDYNAMICS