Instytut Nauk o Środowisku UJ

🧬 Molekularne metody badania bioróżnorodności naprawdę nie są trudne!

Wczoraj miałem przyjemność poprowadzić zajęcia laboratoryjne z barkodowania DNA podczas szkolenia „Możliwości pozyskiwania, udostępniania i wykorzystania danych z GBIF: od danych o rozmieszczeniu gatunku do analiz molekularnych (barkoding, metabarkoding)” na Wydział Biologii UJ

Najbardziej cieszyło mnie to, jak sprawnie poradzili sobie uczestnicy, z których większość nie pracowała wcześniej z podobnymi technikami.

W niespełna cztery godziny przeszliśmy cały proces: od wyboru okazów, przez izolację DNA, ocenę jego jakości, przygotowanie reakcji PCR, aż po elektroforezę żelową. Efekt? Wszystkie grupy uzyskały prawidłową amplifikację markerów DNA dla wszystkich swoich owadów. Wszystkie kontrole pozytywne zadziałały, kontrole negatywne pozostały czyste — dokładnie tak, jak powinno być. 💪🧬

Mam nadzieję, że wykłady, jak i zajęcia praktyczne zachęcą dynamiczne młode osoby do wykorzystywania metod molekularnych w badaniach bioróżnorodności - ukazawszy że nie są one zarezerwowane wyłącznie dla specjalistów.

Szkolenie przeprowadzono w ramach projektu polskiego Węzła GBIF GBIF: The Global Biodiversity Information Facility. Dziękuję wszystkim :)

Najnowsza publikacja doktorantki Agaty Burzawy z Zespołu Ekosystemów Wodnych 🛎

Powszechnie wiadomo, że organizmy żywe zachowują się w różny sposób w zależności od aktualnych warunków środowiskowych. Spośród tych ostatnich, najważniejszą rolę odgrywa temperatura. Pozostałe parametry są w mniejszym lub większym stopniu związane z temperaturą. Sytuacja wzajemnej zależności komplikuje się tym bardziej, im więcej czynników środowiskowych odgrywa ważną rolę w danych warunkach (czyli, im większa heterogeniczność siedliska).

Badanie reakcji żywych organizmów na cały zestaw parametrów środowiskowych zawsze było w centrum uwagi ekologów. Obecnie stało się to jeszcze ważniejsze w obliczu zmian klimatycznych oraz tego, jakie mogą one mieć konsekwencje na poziomie całych zespołów gatunków. Jest to jednak przedsięwzięcie trudne, w związku z czym włączanie kilku parametrów środowiskowych na raz do badań eksperymentalnych wciąż jest dość rzadkie.

W badaniach Autorki skupiły się na tym, czy i w jaki sposób dieta wpływa na plastyczność fenotypową. Konkretnie, była badana plastyczna reakcja „dopasowywania” rozmiarów ciała do aktualnej temperatury, znaną jako termiczna reguła wzrostu (ang. temperature-size rule). Bardzo ważnym aspektem pracy było to, że trzy różne typy diety, które zostały zastosowane, stanowią dietę standardowo używaną w naszej kulturze wrotków, tzn., nie była to dieta widocznie ograniczająca wzrost wrotków, modelowych organizmów, a wręcz przeciwnie, w przypadku zastosowania każdej z nich kultury wrotków wykazują zdrowy wzrost i względnie szybko się mnożą.

Badanie pokazało, że nawet w przypadku takich standardowych diet, plastyczna reakcja rozmiarów ciała na temperaturę jest inna w zależności od pożywki. Co więcej, efekt ten był silniejszy w niskiej temperaturze niż w wysokiej. Był również widoczny w przypadku siły odpowiedzi.

Co to oznacza? Przede wszystkim to, że plastyczność fenotypowa jest zjawiskiem bardzo złożonym, zależnym od wielu czynników. Nawet warunki, które z naszej, ludzkiej perspektywy są dla badanych organizmów „stabilne”, w subtelny sposób modulują plastyczne reakcje. W takim razie, jak silnej zmiany w reakcji można się spodziewać w warunkach, które przestają być optymalne i wchodzą w zakres ograniczający wzrost organizmów? Jakie to może mieć konsekwencje dla całej sieci troficznej? Wydaje się, że wciąż jesteśmy bardzo daleko od odpowiedzi na te pytania.

Artykuł jest dostępny pod linkiem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00442-026-05922-5

Nowy projekt badawczy w Instytucie Nauk o Środowisku UJ!

Agnieszka Pajdak-Stós wraz zespołem w składzie: Edyta Fiałkowska, Janusz Fyda, Karina Kapela, Failasuf Aulia Nugroho uzyskała dofinansowanie projektu ROTIFLOX dotyczącego optymalizacji biologicznej metody ograniczania puchnięcia osadu czynnego w oczyszczalniach ścieków.

Badania koncentrują się na połączeniu zastosowania wrotków Lecane inermis z dodatkiem glicerolu, który może skutecznie ograniczać rozwój grzybów drapieżnych i zwiększać przeżywalność wrotków, a także potencjalnie sprzyjać procesom usuwania azotu i fosforu.

Planowane eksperymenty obejmują zarówno badania laboratoryjne, jak i testy w bioreaktorach symulujących warunki pracy oczyszczalni, co pozwoli na ocenę skuteczności rozwiązania w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

Celem projektu jest rozwój innowacyjnej, przyjaznej środowisku technologii, która może zwiększyć efektywność oczyszczania ścieków oraz ograniczyć konieczność stosowania środków chemicznych.

Projekt „Science4Business - Nauka dla Biznesu” jest współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021-2027.



***********
New Research Project at the Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University!

Agnieszka Pajdak-Stós, together with a team consisting of Edyta Fiałkowska, Janusz Fyda, Karina Kapela, and Failasuf Aulia Nugroho, has received funding for a project ROTIFLOX focused on optimizing a biological method for controlling activated sludge bulking in wastewater treatment plants.

The research focuses on combining the use of the rotifer Lecane inermis with the addition of glycerol, which may effectively limit the growth of predatory fungi and increase the survival of rotifers, while also potentially supporting nitrogen and phosphorus removal processes.

Planned experiments include both laboratory studies and tests in bioreactors simulating wastewater treatment plant conditions, allowing evaluation of the solution’s effectiveness under semi-real conditions.

The goal of the project is to develop an innovative, environmentally friendly technology that can enhance wastewater treatment efficiency and reduce the need for chemical agents.

The „Science4Business - Nauka dla Biznesu” project is co-financed by the European Union from the European Regional Development Fund within the framework of the European Funds for Smart Economy 2021-2027 programme.

📣 Właśnie został przygotowany dokument mający pomóc w tworzeniu krajowych strategii ochrony zapylaczy 🐛 🦋 🪰 🪲 🐝!

Grupa ekspertów przygotowała raport syntetyzujący aktualną wiedzę na temat ochrony zapylaczy (link poniżej). Ma on służyć jako narzędzie dla twórców prawa, rządów i instytucji przygotowujących krajowe strategie ochrony zapylaczy.

"Tekst dokumentu czeka jeszcze na oficjalną publikację, ale już został udostępniony w otwartym repozytorium. Za około miesiąc udostępnimy wersję opracowaną do druku, wzbogaconą infografikami i streszczeniem dla decydentów (tzw. „Policy Brief”). Ale już teraz zapraszamy wszystkie osoby zaangażowane w tworzenie strategii ochrony zapylaczy do zapoznania się z naszym raportem.” – mówi Michał Filipiak, jeden z autorów raportu.

Link do raportu: https://doi.org/10.5281/zenodo.20715669

Zapraszamy do zapoznania się z treścią raportu przed stworzeniem naszej krajowej strategii ochrony zapylaczy.

Raport powstał m.in. dzięki czterem projektom Horyzont Europa prowadzonym na Uniwersytecie Jagiellońskim w Krakowie:
Butterfly Butterfly EU project https://butterfly-europe.eu/ ProPollSoil https://www.propollsoil.eu/
Valor https://valor-project.eu/
Pollinera https://pollinera-horizon.eu/

****
Dzicy zapylacze
Pod kreską - Żołna na łowach
Ministerstwo Klimatu i Środowiska
Uniwersytet Jagielloński
Wydział Biologii UJ
Instytut Botaniki Uniwersytetu Jagiellońskiego
Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych UJ

English version below.
🪳
Miło nam poinformować, że w naszym Instytut Nauk o Środowisku UJ swoją rozprawę doktorską obroniła Julia Morales Garcia, doktorantka Zespołu Genomiki i Ewolucji Eksperymentalnej.

Rozprawa doktorska pt. „Selection inference in the complex genomic landscape of the spruce bark beetle and the off-target detection of associated organisms” została przygotowana pod kierunkiem dr hab. Krystyny Nadachowskiej-Brzyskiej. Recenzentami pracy byli: dr hab. Małgorzata Pilot, dr hab. Jarosław Burczyk oraz dr hab. Mateusz Baca.

Julia Morales Garcia jest biologiem pochodzącym z Hiszpanii. W swojej pracy doktorskiej zajmowała się wykorzystaniem narzędzi genomiki ewolucyjnej do badania procesów adaptacyjnych oraz różnorodności organizmów związanych z kornikiem drukarzem (Ips typographus), jednym z najważniejszych szkodników lasów świerkowych w Europie.

W pierwszej części rozprawy analizowała wpływ inwersji chromosomowych na wykrywanie sygnałów doboru naturalnego w genomie. Wykazała, że obecność takich zmian strukturalnych może generować wzorce przypominające działanie selekcji nawet w sytuacji, gdy procesy adaptacyjne faktycznie nie zachodzą. Jednocześnie pokazała, że ograniczenie analiz do osobników posiadających ten sam wariant strukturalny (homozygot) pozwala znacząco ograniczyć wpływ tych zakłóceń i poprawić identyfikację genów potencjalnie podlegających doborowi naturalnemu.

W drugim rozdziale zastosowała opracowane podejście do danych z sekwencjonowania całogenomowego ponad 300 osobników kornika drukarza pochodzących z różnych regionów Europy. Porównanie analiz przeprowadzonych dla wszystkich badanych osobników z analizami ograniczonymi do homozygot umożliwiło identyfikację genów, które mogą odgrywać istotną rolę w procesach adaptacyjnych tego gatunku.

Trzecia część rozprawy poświęcona była organizmom związanym z kornikiem drukarzem. Wykorzystując sekwencje pozacelowe (off-target sequences) obecne w danych genomowych, autorka wykazała obecność bogatej społeczności nicieni oraz innych organizmów współwystępujących z Ips typographus. Wyniki te pokazują, że dane genomowe mogą dostarczać informacji nie tylko o ewolucji badanego gatunku, ale również o jego interakcjach ekologicznych i ukrytej bioróżnorodności.

Praca Julii Morales Garcia stanowi cenny wkład w rozwój metod genomiki ewolucyjnej oraz pogłębia wiedzę o biologii i ekologii kornika drukarza, gatunku uznawanego za jednego z najbardziej destrukcyjnych szkodników leśnych w Europie.

Serdecznie gratulujemy Julii obrony doktoratu i życzymy dalszych sukcesów naukowych!
---------------

We are pleased to announce that Julia Morales Garcia, a PhD student in the Genomics and Experimental Evolution Research Group at the Institute of Environmental Sciences, Jagiellonian University, has successfully defended her doctoral dissertation.

Her PhD thesis, entitled “Selection Inference in the Complex Genomic Landscape of the Spruce Bark Beetle and the Off-Target Detection of Associated Organisms”, was supervised by Dr hab. Krystyna Nadachowska-Brzyska. The dissertation was reviewed by Dr hab. Małgorzata Pilot, Dr hab. Jarosław Burczyk, and Dr hab. Mateusz Baca.

Julia Morales Garcia is a biologist from Spain. During her doctoral studies, she focused on applying evolutionary genomics approaches to investigate adaptive processes and the diversity of organisms associated with the spruce bark beetle, Ips typographus, one of the most important forest pests in Europe.

In the first part of her dissertation, she examined how chromosomal inversions influence the detection of natural selection signals across the genome. She demonstrated that these structural variants can generate patterns resembling selection even when no adaptive processes are taking place. Importantly, she also showed that restricting analyses to individuals carrying the same structural variant (homozygotes) substantially reduces these confounding effects and improves the identification of candidate loci under selection.

In the second chapter, she applied this approach to whole-genome sequencing data from more than 300 spruce bark beetle individuals collected across Europe. By comparing analyses performed on all individuals with analyses restricted to homozygotes, she identified candidate genes that may play a role in the adaptation of this species to different environmental conditions.

The third chapter focused on organisms associated with the spruce bark beetle. By analysing off-target sequences present in genomic datasets, she revealed a diverse community of nematodes and other organisms living in association with Ips typographus. These findings demonstrate that genomic data can provide insights not only into the evolution of a focal species but also into its ecological interactions and hidden biodiversity.

Julia’s dissertation represents an important contribution to the development of evolutionary genomics methods and advances our understanding of the biology and ecology of the spruce bark beetle, a species widely regarded as one of the most destructive forest pests in Europe.

We warmly congratulate Julia on the successful defence of her PhD dissertation and wish her continued success in her scientific career.

Nasi naukowcy Michał Filipiak oraz Zuzanna Filipiak, razem z naukowcami z Instytut Botaniki im. W. Szafera Polskiej Akademii Nauk w Krakowie i Uniwersytet Śląski w Katowicach badali chemię koszonych trawników - jeden z aspektów projektu ToBeLawn https://botany.pl/tobelawn/en/homepage/

Właśnie zostały opublikowane wyniki ich badań zatytułowane „Mowing reshapes the multielement stoichiometry of aboveground plant matter: A lesson from two cities for urban lawn management”: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.130162

🌾
Ich praca pokazała, że częstotliwość koszenia wpływa nie tylko na wygląd roślinności i ilość wytwarzanej biomasy, ale także na jej skład chemiczny. Częste koszenie zwiększało w roślinach stężenia fosforu, potasu, sodu i magnezu, jednocześnie obniżając stężenia niektórych metali, w tym toksycznego ołowiu. Wyniki sugerują, że koszenie nie jest wyłącznie zabiegiem pielęgnacyjnym, ale także praktyką kształtującą biogeochemię miejskich ekosystemów, czyli sposób, w jaki pierwiastki krążą między glebą, roślinami, i innymi organizmami tworzącymi ekosystemy miejskie. Poniżej prezentujemy szeroki opis badań.

------------

Co ciekawego jest w koszeniu trawników? Trawnik może być wysoki, gęsty i intensywnie zielony albo niski, suchy i zaniedbany. Może mieć kwiaty albo ich nie mieć, może być chętnie odwiedzany przez pszczoły, muchy, motyle, jeże i ptaki, albo być ubogi w życie. Wszystko to oceniamy wzrokiem. Jednak nowe badanie pokazuje, że koszenie trawników ma jeszcze jeden, niewidoczny gołym okiem wymiar: zmienia skład chemiczny roślin, a przez to jakość materii trafiającej do miejskich sieci pokarmowych (sieci pokarmowe to układy zależności, w których jedne organizmy stanowią źródło pokarmu dla innych).

Naukowcy badali trawniki przydrożne, porównując trzy sposoby koszenia: rzadkie (raz w roku), umiarkowane (trzy razy w roku) oraz częste (sześć razy w roku). Badali nie tylko to, ile nowej biomasy roślinnej jest produkowane przy różnych sposobach koszenia, ale także jaki jest skład chemiczny tej biomasy.

To ważne, ponieważ rośliny tworzące trawniki są pokarmem dla wielu organizmów - od owadów żerujących na łodygach i liściach po mieszkańców gleby rozkładających martwą materię organiczną. Dla nich znaczenie ma nie tylko dostępność pokarmu, lecz także jego wartość odżywcza. Można ją ocenić na podstawie proporcji pierwiastków, takich jak węgiel, azot czy fosfor, obecnych w tkankach roślin.

Badanie wykazało, że częste koszenie wyraźnie zmienia skład chemiczny roślin. W roślinach wzrastały stężenia fosforu, potasu, sodu i magnezu. Szczególnie silnie wzrastało stężenie sodu, którego zawartość w pędach roślin przy częstym koszeniu była prawie 10 razy wyższa niż na trawnikach koszonych tylko raz w roku. Jednocześnie malały stężenia kilku metali, m.in. żelaza, manganu, niklu, chromu i ołowiu. W konsekwencji proporcja wszystkich pierwiastków tworzących rośliny na trawnikach została mocno zmieniona w wyniku koszenia.

Takie zmiany mogą mieć konsekwencje dla organizmów korzystających z roślin jako źródła pokarmu. Wzrost zawartości fosforu i sodu może poprawiać wartość odżywczą roślin dla niektórych roslinożerców, ponieważ pierwiastki te odgrywają ważną rolę w ich wzroście i funkcjonowaniu. Z kolei niższe stężenie trującego ołowiu wskazuje, że częste koszenie może ograniczać ilość zanieczyszczeń przenikających do sieci pokarmowej. Z kolei zmniejszone stężenia ważnych dla życia metali, takich jak żelazo, mangan, miedź czy cynk, pogarszają jakość pokarmu dla konsumentów roślin. Koszenie wpływa więc na jakość zasobów, od których zależy funkcjonowanie miejskich sieci pokarmowych.

Koszenie trawników zmienia nie tylko wygląd miejskiej zieleni, ale także jakość materii, która krąży w miejskich ekosystemach. W tym sensie jest jednym z czynników wpływających na biogeochemię miast, czyli sposób, w jaki pierwiastki - takie jak węgiel, azot, fosfor, sód i inne - krążą między glebą, roślinami i innymi organizmami. Nawet tak zwyczajna czynność jak koszenie trawnika może więc oddziaływać na niewidoczne, ale kluczowe procesy podtrzymujące życie w mieście.

Doktor Magdalena Migalska z Zespołu Genomiki i Ewolucji Eksperymentalnej będzie realizowała w naszym Instytut Nauk o Środowisku UJ projekt Sonata 21.

Chcecie wiedzieć, jakie zagadnienia będzie badała dr Migalska i dlaczego może mieć znaczenie dla ochrony płazów na całym świecie?

Dlaczego jedne gatunki salamander radzą sobie z groźnymi infekcjami, a inne wymierają po kontakcie z tym samym patogenem? Odpowiedź może kryć się w ich układzie odpornościowym, który – mimo kluczowego znaczenia dla przetrwania tych zwierząt – pozostaje zaskakująco słabo poznany.

W naszym najnowszym projekcie zbadamy, jak ewoluowały geny odporności wrodzonej u salamander oraz jakie typy komórek odpornościowych występują u tych zwierząt na różnych etapach rozwoju – od larwy po osobnika dorosłego. W tym celu wykorzystamy dane transkryptomiczne niemal 20 gatunków salamander z całego świata, zgromadzone podczas realizacji poprzedniego projektu, a także nowoczesne sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek dla dwóch wybranych gatunków. Pozwoli to na stworzenie pierwszego tak kompleksowego i osadzonego w kontekście ewolucyjnym obrazu układu odpornościowego salamander – od genów po pojedyncze komórki. Jest to niezbędny pierwszy krok do zrozumienia, dlaczego poszczególne gatunki płazów różnią się podatnością na choroby, co w dalszej perspektywie może przełożyć się na strategie ochrony tej zagrożonej grupy kręgowców.

Szanowni Państwo,
Serdeczne gratulacje dla:

- Pani dr Magdaleny Migalskiej, która otrzymała finansowanie na projekt SONATA 21.
Kwota finansowania: 1 567 700 zł

Tytuł projektu: Ewolucja genów odporności wrodzonej i typów komórek odpornościowych u salamander

-Pani dr Jiali Wang (Zespół dr hab. Piotra Łukasika), która otrzymała finansowanie na projekt OPUS 30.

Kwota dofinanowania: 1 469 246 zł

Tytuł projektu: Utrata funkcji jako naturalny eksperyment: wzorce filogenomiczne i czynniki ewolucyjne ekstremalnej redukcji genomu u endosymbiontów owadów

Serdecznie gratulujemy!
Dyrekcja I Pracownicy INoŚ WB UJ

Artykuł nagrodzony! 🎉

Praca "Phylogenomic insights into the relationship and the evolutionary history of planthoppers", opublikowana w Systematic Entomology – jednym z najważniejszych czasopism z zakresu entomologii – została w ubiegłym tygodniu wyróżniona przez The Royal Entomological Society nagrodą dla najlepszego artykułu opublikowanego w tym czasopiśmie przez naukowca na wczesnym etapie kariery.

Autorem wyróżnionej pracy jest dr Junchen Deng, który zrealizował te badania podczas studiów doktoranckich W Instytut Nauk o Środowisku UJ, a obecnie pracuje jako postdoc w Natural History Museum of Denmark w Kopenhadze.

Praca opisuje relacje filogenetyczne piewików fulgorokształtnych ( ) z całego świata, oparte na danych genomowych dla 286 gatunków reprezentujących 19 z 21 współcześnie żyjących rodzin. Pozwoliła wyjaśnić liczne zagadki dotyczące pokrewieństwa tych owadów, zaproponować nowe rozwiązania taksonomiczne oraz stworzyć solidne podstawy do badań nad ewolucją ich niezwykłych symbioz bakteryjnych. Praca stanowi dziś fundament wielu kolejnych projektów dotyczących ewolucji i symbioz piewików realizowanych przez nasz zespół, w tym nowo finansowanego grantu NCN OPUS.

Miło też regularnie otrzymywać powiadomienia od wydawcy, że mimo publikacji 31 grudnia 2024 roku artykuł pozostaje jednym z najczęściej czytanych i cytowanych prac opublikowanych w Systematic Entomology z 2024 roku :)

To ogromne wyróżnienie dla Junchena i całego naszego zespołu. Serdeczne gratulacje!

Szczegóły dotyczące nagrody i nagrodzonej pracy – w komentarzu poniżej. 👇

Serdeczne gratulacje dla dr Jiali Wang, która w zakończonym właśnie konkursie zdobyła grant Narodowe Centrum Nauki OPUS! 🎉

Dr Wang, specjalistka w zakresie filogenetyki owadów, zrealizuje projekt poświęcony ewolucji, różnorodności oraz symbiozom niezwykłej grupy pluskwiaków – Derbidae i Achilidae. Nietypowa ekologia tych owadów doprowadziła do wyjątkowych zmian ewolucyjnych u ich symbiontów bakteryjnych: ich genomy uległy redukcji do poziomu niespotykanego u innych znanych organizmów komórkowych. Jednocześnie wiele gatunków z tej grupy pełni rolę wektorów patogenów roślin o dużym znaczeniu gospodarczym.

Łącząc filogenomikę, genomikę porównawczą, mikroskopię i transkryptomikę, projekt pozwoli lepiej zrozumieć, jak ewoluowały te ważne, lecz bardzo słabo poznane grupy owadów oraz ich niezwykłe układy symbiotyczne. Wyniki będą istotne nie tylko dla badań nad ewolucją owadów i symbioz, ale również przyczynią się do lepszego poznania biologii wektorów chorób roślin.

Projekt będzie realizowany w Instytut Nauk o Środowisku UJ, we współpracy ze mną oraz z dr hab. Anną Michalik, prof. UJ z Instytut Zoologii i Badań Biomedycznych UJ.

Cieszę się, że przez najbliższe lata będziemy wspólnie realizować ten ambitny projekt. Gratulacje, Jiali!