Nauka dla Społeczeństwa

08.12.2022
PL EN
23.03.2022 aktualizacja 23.03.2022

Urbanizacja wpływa na ewolucję życia podobnie na całym świecie

koniczyna biała, fot. Adobe Stock koniczyna biała, fot. Adobe Stock

Urbanizacja powoduje m.in. zmiany ewolucyjne u roślin. Międzynarodowy zespół badaczy wykazał to na przykładzie koniczyny białej, która w podobny sposób przystosowuje się do środowiska miejskiego w różnych miastach na świecie. Współautorką publikacji jest prof. Marta Szulkin z Centrum Nowych Technologii UW.

Wyniki badań opublikowano w „Science”. Na stronie internetowej informuje o nich Uniwersytet Warszawski (UW).

Miasta rozrastają się w szybkim tempie, dostosowując się do coraz większej liczby mieszkańców. Są same w sobie nowym ekosystemem. Ostatnie badania wykazują, że zmiany w środowisku miejskim mogą wpływać na cztery procesy ewolucyjne: mutacje, dryf genetyczny, przepływ genów i adaptację będącą wynikiem doboru naturalnego - czytamy w opisie badań opublikowanym przez UW.

Naukowcy pod kierownictwem prof. Marca T. Johnsona, prof. Roba Nessa i doktoranta Jamesa Santangelo z University of Toronto Mississauga (UTM) postanowili zbadać, czy rośliny mogą w podobny sposób przystosowywać się do środowiska miejskiego w różnych miastach na całym świecie (tzn. czy występuje zjawisko paralelizmu ewolucyjnego). Badacze przyjrzeli się koniczynie białej (Trifolium repens L., Fabaceae), obecnej w niemal każdym mieście na Ziemi. Jej populacje są polimorficzne pod względem produkcji cyjanowodoru (HCN), stanowiącego ochronę przed roślinożercami. Oznacza to, że istnieją rośliny cyjanogenne i acyjanogenne. Wpływ na cyjanogenezę mogą mieć procesy urbanizacyjne.

287 naukowców z zespołu Global Urban Evolution Project (GLUE) zbadało populacje koniczyny białej rosnące w miastach z różnych stref klimatycznych. Pobrali w tym celu 110 019 próbek roślin ze 160 miast w 26 państwach. W pracach zespołu uczestniczyła dr hab. Marta Szulkin, prof. ucz. z Centrum Nowych Technologii UW oraz Justyna Szulc, była pracowniczka CeNT-u.

"Protokół zbierania koniczyny do projektu był ten sam dla wszystkich 160 miast – dla każdego miasta próby były pobierane z 50 stanowisk ustawionych liniowo na gradiencie urbanizacji. W naszym przypadku próby były pobierane na odległości ok. 30 km, od Powiśla do okolic Góry Kalwarii, a następnie analizowane biochemicznie w naszym laboratorium. Wyniki oraz próby DNA zostały przesłane dalej do Kanady" – mówi prof. Marta Szulkin, cytowana w komunikacie prasowym UW.

Jak dodaje, badania zostały zainicjowane w bardzo nietypowy sposób: prof. Marc Johnson, przebywając na urlopie naukowym, jeździł po świecie z rodziną, tym samym zbierając koniczynę w wielu miastach Azji i Ameryki Południowej. Zainspirował później wielu naukowców, ale też studentów i przyrodników, aby dołączyli do projektu.

To, co odkryli badacze, jest - jak podkreślają - najbardziej jak dotąd wyraźnym dowodem na to, że ludzie, a w szczególności mieszkańcy miast, wpływają na ewolucję życia na całym świecie. Od Toronto po Tokio, od Melbourne po Warszawę, koniczyna biała często ewoluuje w bezpośredniej odpowiedzi na zmiany środowiskowe zachodzące w środowisku miejskim.

"Od dawna wiemy, że w dość znaczący sposób przekształciliśmy miasta i zmieniliśmy środowisko i ekosystemy – mówi James Santangelo z UTM. – Dzięki naszym badaniom udowodniliśmy, że często dzieje się to w podobny sposób w skali globalnej" – dodaje.

Badania GLUE pokazują, że warunki środowiskowe w miastach są zazwyczaj bardziej podobne do siebie niż do pobliskich siedlisk wiejskich. W tym sensie centrum Toronto jest pod wieloma względami bardziej porównywalne do centrum Tokio, niż do okolicznych pól uprawnych i lasów poza miastem.

Naukowcy nie tylko byli w stanie zaobserwować globalną adaptację do miast, ale zidentyfikowali także genetyczne podstawy tej adaptacji oraz środowiskowe czynniki ewolucji. Koniczyna biała produkuje cyjanowodór zarówno jako mechanizm obronny przed roślinożercami, jak i w celu zwiększenia swojej tolerancji na stres wodny.

Badania GLUE wykazały, że koniczyna rosnąca w miastach wytwarza mniej HCN niż ta na sąsiadujących z nią obszarach wiejskich, co wynika z powtarzającej się adaptacji do środowiska miejskiego.

"Badania te pozwalają zrozumieć, w jaki sposób ludzie zmieniają ewolucję życia wokół nas. Jest to ważne nie tylko dla ekologów i biologów ewolucyjnych, ale też dla całego społeczeństwa" – mówi prof. Rob Ness z UTM, cytowany w prasowym komunikacie.

"Bardzo cieszy mnie to, że coraz dokładniej przyglądamy się przyrodzie w mieście i staramy się zrozumieć procesy biologiczne i ewolucyjne, dzięki którym przynajmniej niektóre organizmy żywe radzą sobie w mieście dobrze. Jestem pewna, że zaangażowanie ludzi – naukowców, nauczycieli i pasjonatów – w badania z zakresu biologii ewolucyjnej miast będzie kluczowe dla zrobienia znaczących postępów w tej dziedzinie nauki. Konstruktywne wykorzystanie mediów społecznościowych, aby zainspirować ludzi do działania i zebrania wysokiej jakości danych dzięki dobrze przygotowanemu programowi badawczemu, też jest jednym z bardzo ważnych przesłań naszej pracy" – dodaje prof. Marta Szulkin.

Publikacja artykułu w „Science” jest dla zespołu GLUE początkiem badań na szerszą skalę. Ponad 110 000 zebranych próbek koniczyny i ponad 2,5 tys. zsekwencjonokanych genomów tej rośliny pozwoliły utworzyć ogromny zbiór danych, który posłuży do wielu analiz w przyszłości.

PAP - Nauka w Polsce

ekr/ zan//

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2022