Wizje bioróżnorodności - Piotr Łukasik

Nowa publikacja! W artykule opublikowanym wczoraj w czasopiśmie , przygotowanym we współpracy z chińskimi partnerami i z doktorantką przebywającą na długoterminowym stażu badawczym w Instytut Nauk o Środowisku UJ na czele, szczegółowo opisujemy nieznaną wcześniej relację symbiotyczną między bakteriami a mrówkami 🐜🐜🐜

Pokazujemy, że bakterie z rodziny Bartonellaceae tworzą stabilne, długoterminowe symbiozy z roślinożernymi mrówkami z rodzaju Tetraponera, zamieszkując specjalne „woreczki bakteryjne” w przewodzie pokarmowym gospodarzy. Łącząc dane z sekwencjonowania genomów z eksperymentalnymi, wykazaliśmy, że bakterie te pomagają mrówkom odzyskiwać azot z produktów przemiany materii i przekształcać go w aminokwasy niezbędne do wzrostu kolonii.

Dzięki eksperymentom z użyciem znakowanego azotu (^15N) odkryliśmy też, że substancje wytwarzane przez symbionty trafiają do larw karmionych przez robotnice – co pokazuje, że mikroorganizmy pozytywnie wpływają nie tylko na pojedyncze owady, ale całe kolonie mrówek. Usunięcie bakterii prowadziło do wolniejszego wzrostu kolonii i zmniejszało przeżywalność larw.

Opisany przez nas układ Tetraponera–bakterie to jeden z nielicznych znanych przykładów relacji w których mikroorganizmy odgrywają tak kluczową rolę w funkcjonowaniu owadów społecznych, umożliwiając ich sukces ewolucyjny mimo ograniczonej dostępności składników odżywczych.

Szczegóły ---
Ma M., Li Q., Wu F., Zhu B. Lu H., Zhang D., Łukasik P., Hu Y. (2025): Symbiotic solutions for colony nutrition: conserved nitrogen recycling within the bacterial pouch of Tetraponera ants. Proceedings of the National Academy of Sciences
of the U.S.A 122 (44): e2514882122 https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2514882122

Symbiotic solutions for colony nutrition: Conserved nitrogen recycling within the bacterial pouch of Tetraponera ants | PNAS While microbial symbioses are fundamental to the nutrition of many animal groups, current paradigms focus on symbiont functions at the host individ...

Mrówkę na zdjęciu, zastygłą w charakterystycznej pozie, zabił „zombie-grzyb” Pandora formicae – wyspecjalizowany pasożyt mrówek z rodzaju Formica. Gdy infekcja osiąga odpowiednie stadium, grzyb przejmuje kontrolę nad zachowaniem zainfekowanej mrówki, sprawiając, że wspina się ona na źdźbło trawy, przytrzymuje je mocno żuwaczkami i w takiej pozycji umiera. Zjawisko to znane jest jako „summit disease”. Po śmierci mrówki z jej ciała wyrastają strzępki grzyba, które uwalniają zarodniki infekujące kolejne osobniki – i tak cykl się powtarza.

Choć w kontekście manipulacji zachowaniem – „zombifikacji” – najczęściej słyszymy o grzybach z rodzaju Ophiocordyceps (przedstawicielach typu workowców – Ascomycota), Pandora formicae należy do zupełnie innej grupy – Entomophthorales (typ grzyby owadomorkowe – Entomophthoromycota). Dwie odrębne linie ewolucyjne grzybów przystosowały się do atakowania mrówek i niezależnie od siebie wyewoluowały zdolność wpływania na ich zachowanie – kapitalny przykład ewolucji konwergentnej!

Pandora formicae występuje również w Polsce – to właśnie stąd została po raz pierwszy opisana naukowo. Okaz na zdjęciu sfotografowałem w ostatni weekend na obrzeżach Pustyni Błędowskiej.

Jabłka na dębie?
Nieee – na zdjęciu widzicie galasy, czyli narośla tworzone na liściach dębu przez galasówkę dębiankę (Cynips quercusfolii), owada z rodziny galasówkowatych (Cynipidae). Samica składa jaja w młodych liściach dębu, a rozwijające się larwy wydzielają substancje, które modyfikują metabolizm rośliny tak, że jej tkanki tworzą charakterystyczne, kuliste galasy, zwane potocznie „jabłkami dębowymi”.

Wewnątrz galasu rozwija się larwa, chroniona przed drapieżnikami i wysychaniem. Po zakończeniu rozwoju dorosły owad wydostaje się na zewnątrz. Co ciekawe, gatunek ten ma złożony cykl życiowy, obejmujący naprzemiennie pokolenia rozmnażające się płciowo i partenogenetycznie (dzieworodnie), z których każde tworzy inny typ galasów!

Zaglądając do kilku galasów w ostatni weekend (połowa października, okolice Myślenic), znaleźliśmy w ich wnętrzu dorosłe samice pokolenia partenogenetycznego, przygotowujące się do opuszczenia bezpiecznego schronienia.

Te niewielkie owady stanowią doskonały przykład złożonych interakcji między roślinami a owadami – pokazują, jak precyzyjnie pasożyt potrafi sterować rozwojem tkanek roślinnych 🌿🐝.
Jak dotąd niewiele wiadomo o roli bakterii symbiotycznych w tym procesie – ale może naszemu zespołowi uda się wkrótce dowiedzieć więcej 😀

Portal Nauka w Polsce opisuje nasze badania!
W artykule naukowym "An innovative framework for studying diverse wild insect microbiota" (Microbiome 13: 186 https://doi.org/10.1186/s40168-025-02169-9), wraz z zagranicznymi współpracownikami, pokazaliśmy, że dzięki jednoczesnej analizie różnych genów markerowych dla dużej kolekcji słabo poznanych owadów można:
• opisać ich różnorodność,
• oszacować liczebność i skład mikrobiomu,
• ocenić specyficzność relacji symbiotycznych z bakteriami,
• zidentyfikować czynniki kształtujące te relacje.
🔬 To ważny krok w lepszym rozumieniu roli mikrobiomu w ewolucji i ekologii owadów.

Natomiast artykuł w "Nauka w Polsce" (link poniżej) koncentruje się na szerszym znaczeniu takich badań.

Dziękujemy Narodowe Centrum Nauki za wsparcie!

́żnorodność
Wydział Biologii UJ Instytut Nauk o Środowisku UJ

Naukowcy sprawdzili, jak mikrobiom wpływa na życie małych muszek Nie tylko ludzie, ale i różne zwierzęta posiadają mikrobiom, ważny dla ich funkcji życiowych, odporności czy rozmnażania. Jak wyglądają relacje z mikroorganizmami muszek zadrowatych, sprawdzili niedawno naukowcy polscy i skandynawscy.

Serdeczne gratulacje dla pierwszego nowo upieczonego doktora z naszego Zespołu Ewolucji Symbioz w Instytut Nauk o Środowisku UJ Wydział Biologii UJ !!!

W środę, Junchen Deng obronił pracę doktorską zatytułowaną "Evolutionary processes and patterns in planthoppers and their obligate symbionts". Komisja rekomendowała wyróżnienie.

Linki do opublikowanych artykułów i preprintu składających się na doktorat, i do opinii Recenzentów, w komentarzu.

Podziękowania dla Recenzentów - dr hab. Mirosławy Dabert, dr hab. Anny Karnkowskiej i prof. dr hab. Pawła Mackiewicza!

Grzyby patogenne atakujące owady mają ogromne znaczenie w środowisku, ale są trudne do badania i przez to słabo poznane. Edytorzy uznanego czasopisma zoologicznego, Journal of Invertebrate Pathology, zgodzili się że zaproponowane przez nas metody sekwencjonowania wielu genów markerowych i przedstawione dane dla różnorodnych grenlandzkich muchówek stanowią wartościowy wkład w poznanie bioróżnorodności i biologii tych grzybów!

Artykuł właśnie się ukazał on-line, w wolnym dostępie:
Płoszka Z., Nowak K.H., Tischer M., Michalik A., Kolasa M.R., Łukasik P. (2025): Dissecting multitrophic interactions: The relationships among Entomophthora, their dipteran hosts, and associated bacteria. Journal of Invertebrate Pathology, 213: 108425 https://doi.org/10.1016/j.jip.2025.108425

Gratulacje dla Zuzy i całej ekipy!
Podziękowania dla NAWA Narodowa Agencja Wymiany Akademickiej Narodowe Centrum Nauki i Inicjatywie Doskonałości w Uniwersytecie Jagiellońskim (ID.UJ) za wsparcie!

Instytut Nauk o Środowisku UJ Wydział Biologii UJ ́żnorodność

Owadomorek muszy (Entomophthora muscae) to grzyb patogenny przerastający tkanki zainfekowanych owadów i manipulujący ich zachowaniem, tak że przed śmiercią przyczepiają w wysoko położonych miejscach, ułatwiając rozsiewanie zarodników i infekowanie kolejnych ofiar. Przykład grzyba zamieniajacego ofiary w "zombie"! Do tego Entomophthora manipuluje profilem feromonowym zabitych muchówek, sprawiając że stają się atrakcyjne seksualnie dla innych przedstawicieli gatunku, co dodatkowo ułatwia rozprzestrzenianie infekcji.

Wczoraj ukazał się nowy naszego Zespołu Ewolucji Symbioz Instytut Nauk o Środowisku UJ, dotyczący różnorodności tych właśnie grzybów! Wiodąca autorka - Zuzanna Płoszka, licencjatka na kierunku Wydział Biologii UJ i inni członkowie zespołu opisują nowatorskie, oparte o sekwencjonowanie metody analizy różnorodności genetycznej owadomorków, jednoczesnej identyfikacji zabitych przez nie muchówek, a do tego opisu związanych z infekcją bakterii. Pracując na materiale pozyskanym na Grenlandii, znacząco rozszerzyliśmy wiedzę o różnorodności atakowanych przez owadomorki muchówek, opisując jednocześnie wysoką specyficzność patogenów: różne gatunki owadów, nawet znalezione na tej samej roślinie, atakowane są przez inne szczepy grzyba. Natomiast nasze dane o bakteriach związanych z procesem infekcji, sugerujące trwały związek konkretnych bakterii z owadomorkami, są w ogóle pierwszymi tego typu --- a aktualnie prowadzone badania pozwolą lepiej zrozumieć te relacje.

Więcej informacji znajdziecie w samym preprincie:
Płoszka Z., Nowak K.H., Tischer M., Michalik A., Kolasa M.R., Łukasik P. (preprint-2025): Dissecting multitrophic interactions: the relationships among Entomophthora, their dipteran hosts, and associated bacteria. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2025.03.20.644288

A artykuł wysłaliśmy do w recenzji w solidnym międzynarodowym czasopiśmie... trzymajcie kciuki!

Serdeczne gratulacje dla Zuzanny i całej ekipy!

Dziękujemy Narodowe Centrum Nauki za wsparcie!

W przyrodzie dochodzi do pomyłek!

Zmięki żółte (Rhagonycha fulva) i barciel pszczołowiec (Trichodes apiarius) na nawłoci niedaleko Miechowa.

̨szcze

Oto wierna reprodukcja piewika ze słabo poznanego rodzaju Verdanus - głównego bohatera pracy magisterskiej Emilii Majewskiej, obronionej śpiewająco kilka dni temu.

Emilia wkrótce rozpoczyna pracę jako biolog - o czym opowiada w nagraniu na stronie Instytut Nauk o Środowisku UJ Wydział Biologii UJ:
https://www.facebook.com/share/v/18PjxqEHqz/

Raz jeszcze, gratuluję serdecznie!!!

Głosujcie w tą niedzielę.

Wybaczcie wątek polityczny, którym z zasady staram się nie zanieczyszczać swojego naukowo-przyrodniczego profilu, ale z rosnącą wiedzą na temat dokonań i poglądów jednego z kandydatów ta rozgrywka coraz bardziej wydaje mi się być starciem o wymiarze cywilizacyjnym. Również w kontekście przyrodniczym. Zatem dwa słowa na temat niedzieli.

Jeśli komuś brakuje przekonania do udziału w głosowaniu, to przypomnę, że osiem lat temu, w Puszczy Białowieskiej, w środku sezonu lęgowego ptaków, harwestery wycinały 700 drzew dziennie. Przedtem, jeszcze zimą 2017, taki scenariusz wydawał nam się zupełnie niewiarygodny, a jednak już kilka miesięcy później te maszyny zdołały wyciąć (a leśnicy - sprzedać) 200,000 drzew. Była to świetna ilustracja bezradności społeczeństwa obywatelskiego - drwale rżnęli stare drzewa, a straż leśna lała protestujących i wystawiała mandaty profesorom, by przez kolejne lata ścigać przyrodników sądownie za - jak się okazało w wyniku wyroku Trybunału UE - słuszne protesty. Prezydent mógł wtedy wiele zrobić, lecz nie zrobił nic.

Powinniście wiedzieć: Puszcza nie jest zabezpieczona, jej los jest niepewny. Wilki, łosie, żubry, bobry, ptaki łowne, meandrujące rzeki, resztki lasów naturalnych, mokradła - też nie są zabezpieczone. Wkładamy (my-przyrodnicy) ogrom starań w ich ochronę ale silne lobby wciąż zabiega o wycinki, odstrzały, melioracje. Pomóżcie proszę i wybierzcie nam w niedzielę sojusznika, a nie przeciwnika - to jest uczciwa, apolityczna, uniwersalna motywacja do uczestnictwa.

Fot: cietrzew, którego populacja na Podlasiu w ciągu ostatnich 20 lat spadła 50-krotnie

Grzyby patogenne z rodzaju Ophiocordyceps znane są z atakowania owadów i takiej manipulacji ich zachowaniem, by umierały w ściśle określonym miejscu i pozycji - umożliwiając w ten sposób najbardziej efektywne rozsiewanie zarodników i infekowanie kolejnych ofiar. Ale grzyby z tego samego rodzaju mogą odgrywać rolę dziedziczonych symbiontów dostarczających owadom niezbędne substancje odżywcze!

Jutro (wtorek 15.04, 10:30, sala 0.18) w Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych UJ odbędzie się wykład otwarty jednego z wiodących specjalistów od biologii i różnorodności tej grupy grzybów, Joāo Araújo z Uniwerstetu w Kopenhadze, z którym rozpoczynamy współpracę badawczą. Zapraszam serdecznie!!!

Instytut Nauk o Środowisku UJ

Owadomorek muszy (Entomophthora muscae) to grzyb patogenny przerastający tkanki zainfekowanych owadów i manipulujący ich zachowaniem, tak że przed śmiercią przyczepiają w wysoko położonych miejscach, ułatwiając rozsiewanie zarodników i infekowanie kolejnych ofiar. Przykład grzyba zamieniajacego ofiary w "zombie"! Do tego Entomophthora manipuluje profilem feromonowym zabitych muchówek, sprawiając że stają się atrakcyjne seksualnie dla innych przedstawicieli gatunku, co dodatkowo ułatwia rozprzestrzenianie infekcji.

Wczoraj ukazał się nowy naszego Zespołu Ewolucji Symbioz Instytut Nauk o Środowisku UJ, dotyczący różnorodności tych właśnie grzybów! Wiodąca autorka - Zuzanna Płoszka, licencjatka na kierunku Wydział Biologii UJ i inni członkowie zespołu opisują nowatorskie, oparte o sekwencjonowanie metody analizy różnorodności genetycznej owadomorków, jednoczesnej identyfikacji zabitych przez nie muchówek, a do tego opisu związanych z infekcją bakterii. Pracując na materiale pozyskanym na Grenlandii, znacząco rozszerzyliśmy wiedzę o różnorodności atakowanych przez owadomorki muchówek, opisując jednocześnie wysoką specyficzność patogenów: różne gatunki owadów, nawet znalezione na tej samej roślinie, atakowane są przez inne szczepy grzyba. Natomiast nasze dane o bakteriach związanych z procesem infekcji, sugerujące trwały związek konkretnych bakterii z owadomorkami, są w ogóle pierwszymi tego typu --- a aktualnie prowadzone badania pozwolą lepiej zrozumieć te relacje.

Więcej informacji znajdziecie w samym preprincie:
Płoszka Z., Nowak K.H., Tischer M., Michalik A., Kolasa M.R., Łukasik P. (preprint-2025): Dissecting multitrophic interactions: the relationships among Entomophthora, their dipteran hosts, and associated bacteria. bioRxiv https://doi.org/10.1101/2025.03.20.644288

A artykuł wysłaliśmy do w recenzji w solidnym międzynarodowym czasopiśmie... trzymajcie kciuki!

Serdeczne gratulacje dla Zuzanny i całej ekipy!

Dziękujemy Narodowe Centrum Nauki za wsparcie!