Szybka adaptacja inwazyjnych gatunków obcych w różnych warunkach środowiskowych Badania finansowane przez Unię Europejską ujawniły niektóre z czynników powodujących zmiany molekularne i fizjologiczne u inwazyjnych gatunków raków. Mają one istotne znaczenie dla oceny ryzyka i zarządzania nim, a także ochrony różnorodności biologicznej na świecie. Zmiana klimatu i środowisko Żywność i zasoby naturalne © nsc_photography/stock.adobe.com Inwazyjne gatunki obce są jednym z największych globalnych zagrożeń dla różnorodności biologicznej. Ich przypadkowe lub celowe wprowadzenie do środowiska, w którym naturalnie nie występują, ma negatywny wpływ. Co ważne, w przypadku szybkiej adaptacji i ewolucji w odpowiedzi na stresory środowiskowe ich zdolności inwazyjne mogą ulec znaczącym zmianom. Niestety, istnieje bardzo niewiele badań poświęconych temu zjawisku. Może to zmienić wspierany w ramach działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA) projekt EvoTox, który koordynuje Jehan-Hervé Lignot z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS), prowadzący badania w tej dziedzinie. Zespół tego projektu skupił się na badaniu trzech populacji raka luizjańskiego, Procambarus clarkii (P. clarkii), w różnych warunkach środowiskowych i laboratoryjnych, aby ocenić wpływ stresorów na ich fenotypy i genotypy. Raki jako modelowy system szybkiej adaptacji ewolucyjnej Procesy ewolucyjne i szybka adaptacja zostały powiązane ze zwiększoną inwazyjnością inwazyjnych gatunków obcych. Mechanizmy te jednak nie były dotąd poddane dokładnym badaniom. Raki luizjańskie są wektorem dżumy raków. Są również odpowiedzialne za wymieranie na dużą skalę rodzimego raka szlachetnego. „Badaniu poddaliśmy trzy różne populacje P. clarkii. Dwie z nich to populacje przybrzeżne borykające się z podobnymi zmianami zasolenia, ale różnym stopniem zanieczyszczenia, głównie herbicydami. Jedną z badanych grup jest populacja słodkowodna, która nigdy nie doświadczyła żadnego z powyższych problemów. Staraliśmy się zidentyfikować i porównać specyficzne molekularne i fizjologiczne mechanizmy kluczowych szybkich zmian adaptacyjnych o znaczeniu lokalnym”, wyjaśnia Lignot. Zależne od środowiska zmiany dotykające populacje raka Diana Martínez Alarcón, stypendystka MSCA, przeprowadziła analizę różnic molekularnych i fizjologicznych między osobnikami pozyskanymi z różnych izolowanych środowisk, które następnie poddano testom w warunkach laboratoryjnych. Na potrzeby badania stworzono dodatkowe wyzwania środowiskowe, takie jak poważne zanieczyszczenie subletalną dawką mieszanki herbicydów i pestycydów, nagłe zmiany poziomu zasolenia oraz poddanie stresowi wynikającemu z ekspozycji na zanieczyszczoną wodę słodką, po której nastąpił wzrost zasolenia. Uzyskane dane fizjologiczne dotyczące tempa zużycia tlenu, zachowania, równowagi kwasowo-zasadowej i równowagi hydromineralnej wykazały niską indywidualną zmienność w zakresie zużycia tlenu i niską różnorodność genetyczną populacji z przybrzeżnego regionu Camargue. Natomiast populacja słodkowodna i druga populacja przybrzeżna wykazywały dużą zmienność międzyosobniczą. Sugeruje to specyficzne lokalne przystosowanie w zakresie zużycia tlenu i cech genomicznych. Co więcej, „populacja słodkowodna jest jedyną, która wykazuje zmienioną równowagę hydroosmotyczną i zmianę aktywności proteazy w gruczole trawiennym (wątrobotrzustce) na skutek narażenia na zanieczyszczenie. Badania te ujawniły zróżnicowane reakcje fenotypowe, sugerując lokalne adaptacje do różnych warunków środowiskowych na poziomie populacji. Ponadto osobniki pozyskane z najbardziej zanieczyszczonego środowiska przybrzeżnego w regionie Camargue wykazały niezwykłe zmniejszenie ekspresji genów, szczególnie w skrzelach, co ujawniła analiza transkryptomiczna wątrobotrzustki oraz skrzeli wszystkich badanych grup”, wyjaśnia Martínez. Szybka ewolucja inwazyjnych gatunków obcych Projekt EvoTox koncentrował się na zjawisku szybkiej ewolucji inwazyjnych gatunków obcych – w którym zmiana genetyczna zachodzi wystarczająco szybko, aby wywołać wymierny wpływ na cechę ekologiczną. Wiadomym jest, że w przypadku tych gatunków możliwe są takie gwałtowne zmiany. „Badając inwazyjne gatunki obce w różnych warunkach środowiskowych pod wpływem różnorodnych stresorów, zarówno w warunkach naturalnych, jak i laboratoryjnych, zespół projektu EvoTox był w stanie odkryć czynniki i skutki szybkiej ewolucji, a następnie wykazał, że ten sam gatunek może różnić się pod względem reakcji fizjologicznych i struktur genetycznych w różnych środowiskach”. Wiedza ta okaże się przydatna w przyszłych badaniach dotyczących szybkiej ewolucji u inwazyjnych gatunków obcych z myślą o poprawie oceny ryzyka i zarządzania ryzykiem, a także zapewnienia skuteczniejszej ochrony różnorodności biologicznej na świecie. Słowa kluczowe EvoTox, raki, inwazyjne gatunki obce, różnorodność biologiczna, szybka ewolucja, stresory, zanieczyszczenie, szybka adaptacja, genetyka, wątrobotrzustka, P. clarkii
