Śledzenie migracji rusałki osetnika
Migracja i rozmieszczenie wielu owadów ma konsekwencje gospodarcze, takie jak zapylanie w systemach rolniczych, epidemie szkodników i rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych. Motyl z gatunku V. cardui stanowi idealny model do badania dynamiki populacji migrujących owadów, ponieważ występuje on na całym świecie. Chociaż kosmopolityczny motyl reprezentuje potencjalnie najszerszy zasięg występowania spośród wszystkich gatunków motyli, jego zachowanie wędrownicze nie jest dobrze poznane. Finansowana ze środków UE inicjatywa MIGRATION miała na celu lepsze zrozumienie strategii migracyjnych gatunku V. cardui. Zespół zbadał czynniki genetyczne, ekologiczne i inne, które wpływają na zjawisko migracji owadów. Zespół projektu MIGRATION odkrył, że gatunek ten migruje z Europy do tropikalnej Afryki jesienią, a wiosną ten masowy ruch się odwraca. Oznacza to, że populacje motyli V. cardui przekraczają Saharę dwa razy w roku, a do ukończenia cyklu wielopokoleniowego potrzebują zarówno siedlisk umiarkowanych, jak i tropikalnych. Zjawisko to jest to niespotykane w przypadku migrujących owadów; zaobserwowano je wcześniej tylko u ptaków wędrownych. „Wykorzystaliśmy gatunek Vanessa cardui, który jest najbardziej kosmopolitycznym spośród motyli i lądowych gatunków wędrownych o największym znanym rozkładzie występowania”, mówi członek zespołu MIGRATION, dr Gerard Talavera. „Jest to idealny model do zmierzenia, jak migracja wpływa na przepływ genów na całym świecie”. Zbieranie próbek z całego świata Zespół musiał zmierzyć się z trudnym zadaniem polegającym na zebraniu próbek reprezentujących zasięg gatunku na całym świecie. „Musieliśmy postawić hipotezy dotyczące tego, gdzie i kiedy możemy znaleźć motyle do przeprowadzenia badań; zbieraliśmy informacje od innych specjalistów, a także dane pochodzące z programów badań obywatelskich i pozyskane poprzez modelowanie wzorców klimatycznych”, dodaje dr Talavera. Zespół projektu MIGRATION zastosował nietypowe podejście, zgodnie z którym ekspedycje terenowe nie koncentrowały się na konkretnych lokalizacjach, ale raczej obejmowały całe kraje lub kontynenty. Oznaczało to, że badacze musieli nieustannie się przemieszczać, szukając dowodów potwierdzających rozmnażanie się motyli obecnie lub w przeszłości lub zbierając dorosłe osobniki migrujących motyli. Zgromadzili oni repozytorium ponad 3000 okazów z całego świata i wybrali z niego próbę do badań sekwencjonowania genomowego i genomiki populacyjnej. Pierwotnie planowano sekwencjonowanie próbek z 600 okazów, jednak ze względu na sukces w zbieraniu próbek, zespół zdecydował się wykorzystać w tym celu ponad 1200 okazów. Naukowcy stworzyli największy zestaw danych molekularnych dotyczących naturalnych populacji kosmopolitycznego gatunku, od którego pobrano próbki, nie licząc człowieka. Badacze z zespołu projektowego zastosowali metodę zwaną metabarkodingiem pyłku jako narzędzie do śledzenia szlaków migracyjnych. Wykazali, że technika umożliwia śledzenie szlaków migracyjnych owadów poprzez analizę różnych kwiatów, z którymi insekty miały kontakt w odstępach tysięcy kilometrów. Zespół wykorzystał inne markery do śledzenia szlaków migracyjnych, takich jak izotopy stabilne w atmosferze wodoru. Było to pierwsze badanie, w ramach którego zachowanie owadów było śledzone w ten sposób na skalę międzykontynentalną między Afryką a Europą. Zespół projektu MIGRATION zsekwencjonował kilka pełnych genomów, które są obecnie gromadzone na potrzeby genomiki porównawczej i identyfikacji regionów genomowych odgrywających rolę w zachowaniach migracyjnych. Jak wyjaśnia dr Talavera, zespół projektu napotkał również wiele wyzwań ze względu na multidyscyplinarny charakter badań i intensywność prac wynikającą z analizy dużych ilości danych. „Nie mieliśmy czasu na pełną analizę wszystkich danych molekularnych wygenerowanych na etapie publikacji; nadal nad tym pracujemy”. Plany na przyszłość Dr Talavera twierdzi, że tego rodzaju prace nigdy się nie kończą, ponieważ nadal istnieje wiele nowych pytań i możliwości do zbadania. Zespół jednak ustanowił gatunek V. cardui nowym modelowym systemem w biologii ewolucyjnej i badaniach migracji owadów. „Obecnie, gdy rozumiemy system lepiej dzięki wszystkim danym terenowym, możemy wykorzystać tę wiedzę do analizy migracji tego lub innego gatunku w innych częściach świata”, podsumowuje dr Talavera.
Słowa kluczowe
MIGRATION, motyl, V. cardui, migracja owadów, Vanessa cardui, gatunki kosmopolityczne, sekwencjonowanie genomowe, biologia ewolucyjna
