Szkocka wyprawa śladami Jamesa Murraya – odkrywcy i badacza, który znacząco poszerzył wiedzę o niesporczakach i wrotkach – była pod wieloma względami wyjątkowa. Naukowcy z Wydziału Biologii przez tydzień odwiedzali miejsca, w których Murray pobierał próbki i prowadził badania. To właśnie jemu zawdzięczamy opisy ponad 60 gatunków niesporczaków oraz liczne, niezwykle precyzyjne rysunki tych fascynujących zwierząt.
– Zapewne liczba opisanych gatunków byłaby znacznie większa, gdyby nie tragiczny koniec badacza, który zaginął wraz z załogą statku badającego obszary kanadyjskiej Arktyki – mówi Jędrzej Warguła, doktorant z Zakładu Taksonomii i Ekologii Zwierząt UAM. – Wybierając się do Szkocji, mieliśmy świadomość, że jego prace należały do jednych z pierwszych badań, w których taksonomię niesporczaków potraktowano w sposób w pełni naukowy – dodaje.
– Choć pierwsze niesporczaki opisano ok. 1840 r., to właśnie badania Murraya z początku XX w. wniosły do tej dziedziny wiedzy nową jakość. To na ich podstawie później opisywano niesporczaki z całego świata – zauważa prof. UAM Łukasz Kaczmarek. – Od tamtego czasu minęło jednak wiele lat i uznaliśmy, że warto uzupełnić tę wiedzę, wykorzystując współczesne możliwości badawcze – wyjaśnia.
Jak podkreślają naukowcy, środki, którymi dysponował Murray, były w jego czasach nowoczesne, dziś jednak uchodzą za mocno przestarzałe. Ówczesne mikroskopy nie oferowały jakości porównywalnej ze współczesnymi urządzeniami, dlatego z perspektywy obecnej taksonomii opisy wielu gatunków są dość ubogie i trudne do zweryfikowania wyłącznie na podstawie cech morfologicznych wskazanych przez badacza. Mimo to Murray pozostaje wybitnym przyrodnikiem, z którego dorobku korzystano przez długie lata.
Uzupełnić badania
– Murrayowi zawdzięczamy opisy niesporczaków z Arktyki, Antarktyki, Afryki, Himalajów, ale przede wszystkim z Anglii i rodzinnej Szkocji – mówi prof. Kaczmarek. – Jędrek zaproponował, abyśmy pojechali jego śladami do Szkocji i sprawdzili, czy uda się ponownie odnaleźć opisane przez niego gatunki. Naszym celem jest ich ponowne opisanie – tym razem na podstawie analizy morfologicznej i molekularnej, zgodnie ze standardami współczesnej nauki – zapewnia.
Od pomysłu do realizacji droga okazała się krótka. Dzięki własnym środkom oraz wsparciu dziekan Wydziału Biologii naukowcy mogli ruszyć w teren. Korzystając z zapisków szkockiego badacza, odwiedzili m.in. okolice Jeziora Loch Ness. Potwora wprawdzie nie spotkali, ale być może właśnie dzięki temu mogli spokojnie pobierać próbki do badań.
– Dziś bardzo trudno dokładnie określić miejsca, w których Murray prowadził swoje badania. Obecnie miejsca zbierania próbek oznaczamy choćby przy pomocy GPS-u – wyjaśnia prof. Kaczmarek. – Ponad sto lat temu wskazaniem była po prostu „plaża nad Jeziorem Loch Ness”. Która dokładnie? Tego prawdopodobnie już się nie dowiemy. Staraliśmy się jednak pobierać próbki z wielu lokalizacji opisanych przez szkockiego naukowca. Odwiedziliśmy m.in. Fort Augustus, Loch Morar czy zbiornik Gryffe. I tak mieliśmy zdecydowanie łatwiej niż w przypadku podążania śladami niesporczaków opisanych choćby w Tanzanii – zauważa.
Genetyka przede wszystkim
– W naszych badaniach kluczowe znaczenie ma nie tylko morfologia, ale też genetyka. Obecnie, odkrywając nowy gatunek niesporczaka, sekwencjonujemy i analizujemy fragmenty jego DNA i RNA (tzw. barcode’y). Dzięki temu możemy określić stopień pokrewieństwa między organizmami albo stwierdzić, że mamy do czynienia z nowym gatunkiem, rodzajem czy nawet wyższą jednostką taksonomiczną – tłumaczy Jędrzej Warguła.
Wyzwaniem okazał się fakt, że Murray opierał swoje badania głównie na gatunkach wodnych żyjących w jeziorach, które w Europie charakteryzują się niewielkim zróżnicowaniem morfologicznym. Wiele gatunków występujących dziś w Polsce czy we Włoszech opisano właśnie na podstawie szkockich opisów Murraya i do dziś nie wiadomo, czy są to te same organizmy, czy może odrębne gatunki lub nawet rodzaje. Różnice między nimi bywają bowiem minimalne. Odpowiedź mogą przynieść dopiero analizy genetyczne.
– Zebranie materiału genetycznego z odkrytych niesporczaków pozwoli nam to potwierdzić lub wykluczyć – mówi doktorant. – Istotnym elementem są także badania środowiskowe. Dziś, oprócz klasycznej morfologii, do określenia liczby gatunków żyjących np. w jeziorze wykorzystuje się metabarcoding, czyli połączenie analizy „kodów kreskowych DNA” z sekwencjonowaniem nowej generacji. Metoda ta umożliwia jednoczesną identyfikację wszystkich organizmów obecnych w jednej próbce środowiskowej – od bakterii i grzybów po rośliny i zwierzęta – wyjaśnia badacz.
Jak podkreśla, metody molekularne pozwalają ocenić poziom różnorodności biologicznej, jednak do ich skutecznego wykorzystania potrzebny jest dokładny opis gatunku oraz przypisana do niego sekwencja genetyczna. Dlatego wyprawa do Szkocji i ponowne odnalezienie gatunków opisanych przez Murraya może w przyszłości pomóc w ocenie różnorodności niesporczaków w jeziorach – zarówno w Europie, jak i w innych częściach świata.
Tylko 13 procent
Dziś danych molekularnych dotyczących niesporczaków wciąż jest niewiele – obejmują zaledwie ok. 13 proc. wszystkich znanych gatunków. Skala braków jest ogromna. Kryptycznych gatunków mogą być tysiące, a sama technika barcodingu rozwija się dopiero od nieco ponad dwóch dekad. Tymczasem badania nad niesporczakami sięgają jeszcze XIX w.
– Kiedy zaczynałem pracę z niesporczakami na początku XXI w., nikt jeszcze nie mówił o barcodingu. Co więcej, nawet w 2015 r. takich badań praktycznie się nie prowadziło, dlatego genetyka stosunkowo późno weszła do „niesporczakologii” – przyznaje prof. Łukasz Kaczmarek. – W efekcie nie dysponujemy odpowiednimi bibliotekami danych. Nawet jeśli uzyskamy ogromną liczbę sekwencji z całych siedlisk, często nie potrafimy przypisać ich do konkretnych gatunków. Brakuje bowiem baz referencyjnych, które pozwalałyby na takie porównania. Dlatego musimy ponownie odnaleźć dany gatunek, opisać go morfologicznie i genetycznie, a dopiero później będzie można wykorzystywać te dane w badaniach ekologicznych i bioróżnorodnościowych – wyjaśnia.
Wyprawa do Szkocji i podążanie śladami wybitnego badacza okazały się fascynującą naukową przygodą. Teraz jednak przyszedł czas na żmudną pracę laboratoryjną. Poznańscy naukowcy są dopiero na początku drogi: przeanalizowali dotąd tylko kilka próbek, a kolejne czekają w zamrażarkach. Zadanie nie będzie łatwe, ponieważ poza współczesnymi analizami badacze dysponują jedynie rysunkami i opisami pozostawionymi przez Murraya. Mimo to liczą na interesujące wyniki i wartościowe publikacje naukowe.
Czytaj też: Niesporczaki dadzą radę. Z UAM prosto w kosmos