Poznajemy tajemnice owadów
Owady stanowią ponad połowę wszystkich gatunków żyjących na Ziemi i mają ogromny wpływ na ekosystemy naturalne i stworzone przez człowieka. Dla ludzi są ważnymi organizmami modelowymi, ale jednocześnie mogą się okazać groźnymi szkodnikami lub nośnikami dla chorób. Wziąwszy pod uwagę wysoki stopień specjalizacji owadów, wiele gatunków, które nie zostały nawet dobrze poznane i taksonomiczne przyporządkowane, zagrożonych jest wyginięciem na skutek zniszczenia ich siedlisk. Finansowany przez UE interdyscyplinarny projekt BIG4 zapoczątkowano w celu zbadania czterech największych grup owadów (chrząszczy; pszczół, mrówek i os; much i komarów; oraz ciem i motyli) i usług, których mogłyby potencjalnie dostarczać. Projekt zbliżył do siebie przedstawicieli świata nauki i przemysłu oraz połączył najnowocześniejsze metody z dziedziny genetyki, filogenetyki i informatyki. Wszystko, co potrzebne do szkolenia naukowców na wczesnym etapie kariery. „Chcieliśmy zająć się obszarami charakteryzującymi się wysoką różnorodnością biologiczną przeważnie nieznanych owadów, aby lepiej zrozumieć ich potencjał dla zaspokajania potrzeb ekonomicznych i społecznych”, mówi koordynator projektu, prof. Aleksiej Solodovnikov, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie”. Nowe metodologie badań owadów Zrekrutowani naukowcy rozpoczęli realizację kilku synergicznych i wzajemnie się uzupełniających projektów, skupionych wokół różnej tematyki dotyczącej ewolucji i taksonomii docelowych grup owadów. Opracowali oni cyfrową infrastrukturę pozyskiwania i publikowania wysokiej jakości danych dotyczących różnorodności biologicznej owadów. Zespół projektu BIG4 wykazał, że sztuczna inteligencja ma duży potencjał do odkrywania gatunków owadów z niespotykaną dotąd szybkością i precyzją. Oparte na analizie obrazów narzędzie do identyfikacji zostało zaprojektowane dla naukowców-obywateli, entomologów amatorów i profesjonalnych pracowników naukowych wykorzystujących najnowocześniejsze technologie rozpoznawania obrazów. Na potrzeby tworzenia spisu różnorodności biologicznej projekt BIG4 wykorzystał techniki metagenomiczne, niosące ze sobą obietnicę całkowitego zrewolucjonizowania monitorowania środowiskowego, a nawet odkrywania gatunków. Ponadto, badacze rozwinęli metody wychwytywania danych filogenetycznych pochodzących ze skamielin lub źle zachowanych gatunków współczesnych, wykorzystując je do ustalenia ewolucyjnych zależności między głównymi liniami galasówek, ciem, much i chrząszczy. Nowe protokoły wykorzystano również do zbadania rzadkich okazów i skamielin z niespotykaną dotąd szczegółowością. Naukowcy inicjatywy BIG4 nie poprzestali na tym i wykorzystali te metody do zbadania ścieżek ewolucji owadów, takie jak adaptacja ich skrzydeł do różnych trybów lotu. Zaawansowane techniki sekwencjonowania DNA pozwoliły na pozyskanie ważnych informacji filogenetycznych na potrzeby projektu BIG4. Jak twierdzi prof. Solodovnikov: „Ekstrakcja starożytnego DNA ze starych okazów muzealnych o jakości, która dotąd tego nie umożliwiała, niewątpliwie zrewolucjonizuje proces odkrywania różnorodności biologicznej”. Nowa epoka badań nad owadami W ogólnym ujęciu projekt BIG4 wykorzystał szerokie spektrum nowoczesnych i innowacyjnych podejść, aby odkryć drzewo genealogiczne kilku linii owadów, pomagając tym samym poszerzyć wiedzę z zakresu filogenomiki owadów. Projekt ten jest jedną z niewielu finansowanych na dużą skalę inicjatyw, koncentrujących się na badaniu tych grup flory i fauny naszej planety, które składają się z największej liczby nieznanych gatunków. Myśląc o przyszłości prof. Solodovnikov jest przekonany, że „projekt BIG4 przełamał ugruntowaną tendencję do badania większych, lecz mniej licznych organizmów. Kohorta złożona z przeszkolonych, młodych naukowców, którzy niebawem stworzą własne zespoły badawcze, będzie rozbudowywać tę spuściznę i inwestować w dalsze badania nad owadami”. Projekt BIG4 zwrócił uwagę na konieczność pozyskania zasobów w celu dalszego pogłębiania wiedzy o tej ukrytej, mega-różnorodności biologicznej, aby z szerszej perspektywy zrozumieć świat istot żywych i jego funkcjonowanie.
Słowa kluczowe
BIG4, owad, ewolucja, filogenetyczne, DNA, różnorodność biologiczna, skamielina, informatyczny, taksonomia
