Wgląd w ewolucję złożonych oczu jaszczurek i węży
Jaszczurki i węże (łuskonośne) wykazują wyjątkowe zróżnicowanie pod względem morfologii oczu i fotoreceptorów, większe niż wszystkie inne kręgowce razem wzięte. „Grant z programu »Maria Skłodowska-Curie« pozwolił mi na zbadanie związków między genomem a zmiennością struktury oka w systemach wzrokowych u łuskonośnych”, mówi Bruno Simoes, badacz realizujący projekt Evol-Eyes. Starając się spojrzeć na ewolucję złożonych cech u kręgowców z szerszej perspektywy, Simoes zastosował niedawno opracowane technologie omiczne oraz zintegrowane dane molekularne do badania anatomii i fizjologii oka. W swoim badaniu uczony starał się odpowiedzieć na trzy pytania, dotyczące zakresu elastyczności maszynerii genomowej umożliwiającej działanie tych bardzo zróżnicowanych systemów wizualnych, ich adaptacji do zmian ekologicznych oraz tego, czy złożony system wzrokowy może zostać wykształcony ponownie po tym, jak zaniknie w toku ewolucji.
Wzory genetyczne stanowiące odzwierciedlenie nisz ekologicznych
„Część wyników jest wciąż opracowywana i czeka na publikację, a obecnie analizujemy ogromne ilości danych z genomów”, mówi Simoes. Jego zdaniem już teraz można jednak stwierdzić, że system wzrokowy łuskonośnych jest bardzo zróżnicowany, co stanowi odzwierciedlenie dużej liczby nisz ekologicznych zajmowanych przez ten rząd gadów. U węży i gekonów, które zmieniły tryb życia z nocnego na dzienny, doszło do przebudowania systemów wzrokowych i utraty genów odpowiedzialnych za widzenie. „Jednakże po zajęciu nowych nisz ekologicznych nastąpiły zmiany wrażliwości na światło pigmentów odpowiedzialnych za widzenie kolorów, a także zmiany w składzie komórek siatkówki niektórych węży”, dodaje badacz. Co ciekawe, węże morskie rozwinęły również nowe funkcje sensoryczne, takie jak zdolność do wykrywania światła przy pomocy ogonów, aby chronić się przed drapieżnikami.
Sukces badań mimo granic i wymogów dotyczących finansowania
„W każdym australijskim stanie wymagane są odrębne zezwolenia na badania, a niektóre parki są zarządzane wspólnie ze społecznościami aborygeńskimi, co dodatkowo zwiększa biurokrację”, mówi uczony. Jednak dzięki wsparciu instytucji goszczącej w Adelajdzie, miejscowych herpetologów, strażników ze społeczności aborygeńskiej oraz instytucji odpowiedzialnych za parki przyrodnicze, Simoesowi udało się zdobyć wszystkie zezwolenia wymagane do przeprowadzenia badań w terenie. „Do tego projekt zwiększył swój zakres i stał się droższy, niż początkowo szacowano”. Niewielkie granty z Instytutu Środowiska Uniwersytetu w Adelajdzie oraz otrzymanie Discovery Grant od Australijskiej Rady ds. Badań Naukowych umożliwiły jednak dokończenie projektu, jak i znaczne zwiększenie jego zakresu. Dzięki temu badania w projekcie Evol-Eyes objęły linie gadów o ogromnej różnorodności ekologicznej, w tym scynki australijskie, niektóre południowoamerykańskie jaszczurki okularowe i węże morskie. Jeśli chodzi o dalsze plany, badacz mówi: „Obecnie wykorzystujemy inne metody, takie jak hybrydyzacja in situ, mikroskopia i skanowanie metodami tomografii komputerowej, aby zrozumieć kolejne aspekty ewolucji wzroku u łuskonośnych”. Simoes podkreśla, że stypendium programu „Maria Skłodowska-Curie” kładzie duży nacisk na samodzielność badaczy. „W moim przypadku uzyskanie takiej samodzielności było możliwe dzięki napisaniu dobrych wniosków o granty oraz opiece nad wybitnymi studentami, doktorantami i asystentami”. Zdobywanie zezwoleń na prowadzenie badań terenowych, opracowywanie eksperymentów i prac laboratoryjnych, a także planowanie budżetu i współpraca z wieloma naukowcami pozwoliły uczonemu na rozwinięcie zdolności organizacyjnych. Działania związane z upowszechnianiem informacji o projekcie objęły udział w kilku wydarzeniach promocyjnych w szkołach, a także w wywiadach radiowych oraz telewizyjnych programach przyrodniczych. Simoes dodaje na koniec: „Stypendium przyczyniło się do rozwoju mojej kariery naukowej, a obecnie pracuję jako wykładowca na Uniwersytecie w Plymouth”.
Słowa kluczowe
Evol-Eyes, węże, system wzrokowy, jaszczurki, ewolucja, oczy, łuskonośne, kręgowce, omika
