DNA pomaga sklasyfikować motyle z całego świata, aby zrozumieć różnorodność w obliczu bezprecedensowej zagłady
Wiele motyli na świecie nie zostało odpowiednio nazwanych ani sklasyfikowanych pomimo niestrudzonych wysiłków wielu pokoleń kolekcjonerów i naukowców. Multidyscyplinarny zespół szwedzkiego Uniwersytetu w Göteborgu wykorzystał najnowocześniejszą analizę DNA, by w rekordowym czasie sklasyfikować gatunki dwóch rodzin motyli. Podczas projektu MARIPOSAS (co w języku hiszpańskim oznacza „motyle”) dzięki wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” naukowcy zidentyfikowali dwa nowe gatunki motyli, które otrzymają swoje nazwy, a także udowodnili, że pewne podgatunki są w istocie odrębnymi gatunkami. „W jednym tylko doświadczeniu laboratoryjnym udało nam się pozyskać 40 GB danych o DNA dla 150 osobników motyli”, powiedział dr Pável Matos, peruwiański stypendysta, który przewodził projektowi. Jego ośmioosobowy zespół wykorzystał technikę sekwencjonowania nowej generacji – sekwencjonowanie wysokosprawne, czyli technikę analizy DNA stosowaną od połowy lat 2000, która w ramach jednego doświadczenia pozwala pozyskać dane o całym genomie dziesiątek osobników. Poprzednio wykorzystywana technika analizy DNA była czasochłonna i o wiele droższa. Metody wykorzystane przez badaczy do analizy rodzin motyli powszelatkowatych i rusałkowatych mogą wkrótce zostać użyte do nazywania i opisywania milionów innych niezidentyfikowanych owadów. Jak dotąd opisanych zostało około miliona gatunków owadów, jednak entomolodzy są przekonani, że jest to jedynie ułamek całkowitej puli owadów na Ziemi. „Najlepsze szacunki mówią, że formalnie udało nam się nazwać i opisać jedynie 20 % owadów na świecie”, powiedział dr Matos. „Jeśli te liczby się potwierdzą, odkrywanie takiego mrowia różnorodnych owadów będzie tytanicznym wysiłkiem”. Co się kryje w nazwie? Zespół dr. Matosa zrobił ważny krok w kierunku tego odkrycia, łącząc wiedzę fachową z zakresu taksonomii motyli, ekologii, systematyki, biogeografii i biologii molekularnej, aby zmierzyć się z największym biologicznym wyzwaniem, jakim jest rozróżnienie między gatunkami a subpopulacjami. Jedna z klasycznych definicji gatunku mówi, że różne gatunki nie krzyżują się. Jednak analiza DNA sugeruje, że to kryterium samo w sobie nie może definiować gatunku, gdyż istnieją przypadki krzyżowania się różnych gatunków. Badacze przeanalizowali dane, wykorzystując matematyczny model o nazwie Multispecies Coalescent Model (MSC), który szacuje wielkość populacji i podział gatunków przy pomocy danych o DNA. Jednak model ten może przeszacowywać liczbę gatunków, dlatego naukowcy połączyli go z własną wiedzą taksonomiczną o poprzednich klasyfikacjach i charakterystykach motyli. Kluczowa dla wyników projektu była także staranna praca dr. Matosa na terenie Peru, jego ojczystego kraju, gdzie zbierał próbki. Czerpał również z sieci kontaktów kolegów po fachu w krajach wyróżniających się dużą różnorodnością biologiczną, takich jak Panama i Brazylia, oraz analizował wcześniej istniejące próbki pobrane przez różnych badaczy w tropikalnym obszarze Ameryki, dzięki czemu udało mu się pozyskać DNA z 30-letnich motyli. „Stwarza to możliwości dla badań ewolucji motyli, na przykład na podstawie kolekcji muzealnych, ponieważ zawierają one gatunki, które już nie występują”, powiedział. Wyniki prac projektu przecierają szlaki dla lepszej ochrony przyrody. Dzięki nim dr Matos zrozumiał wpływ starożytnych zmian środowiskowych na różnorodności gatunków. Motyle są wrażliwe na zmiany klimatu i siedliska, na skutek których przenoszą się do innych obszarów. Dr Matos ostrzega: „Gatunki wymierają w zastraszającym tempie. Musimy się spieszyć, aby odkryć nieznaną różnorodność, zanim całkowicie zniknie z naszej planety”.
Słowa kluczowe
MARIPOSAS, motyle, gatunki, podgatunki, Multispecies Coalescent Model (MSC), powszelatkowate, rusałkowate, sekwencjonowanie nowej generacji, sekwencjonowanie wysokosprawne
