Zoologijos (N 014) mokslo kryptis

Žygiai (Carabidae) gali efektyviai reguliuoti kenkėjų ir piktžolių sėklų gausą agrocenozėse. Jų kaip biokontrolės agentų reikšmė ypač svarbi, kai žemės ūkyje siekiama diegti labiau aplinką tausojančias praktikas. Naujoji “Farm to Fork” ES strategija pabrėžia būtinybę spartinti perėjimą į tvarias maisto gamybos sistemas. Šia strategija ES sieka, kad maisto gamybos sistemos turėtų neutralų arba teigiamą maisto gamybos sistemų poveikį aplinkai, mažintų neigiamą poveikį ir adaptuotųsi prie klimato kaitos, sustabdytų bioįvairovės nykimą, užtikrintų maisto saugumą ir visuomenės sveikatą ir t.t. Tai kontrastuoja su įprastiniu intensyviu žemės ūkiu, kuris yra labai neatsparus klimato kaitai (pvz., klimato ekstremumams, tokiems kaip aukštos temperatūros) bei jame naudojama daugybė sintetinių agro-cheminių medžiagų. Abu šie veiksniai gali sutrikdyti žygių biokontrolės funkcijos efektyvumą. Dar daugiau, netgi kai kurios organiniuose ūkiuose leidžiamos naudoti priemonės gali potencialiai turėti neigiamas pasekmes žygių funkcionavimui. Pvz., kaip mulčas naudojamos polietileno plėvelės gali būti mikroplastikų dirvoje šaltiniu. Šie antropogeniniai veiksniai (pesticidai, aukšta temperatūra, mikroplastikai) gali veikti paskirai arba turėti sąveikaujantį poveikį ir tuo būdu dar labiau neigiamai veikti žygių biokontrolės funkciją. Iki šiol tokios sąveikos ir kokiais mechanizmais jos veikia žygių funkcionavimą (bet taip pat ir individualus mikroplastikų poveikis) nebuvo tirtas.
Šis doktorantūros projektas siekia įvertinti paskirus ir sąveikaujančius aukštos temperatūros (imituojant klimatinius ekstremumus), pesticidų ir mikroplastikų poveikį žygių funkcionavimui. Žygių funkcionavimas bus vertinamas matuojant lokomotorinį aktyvumą (pirma potemė) ir selektyvų maisto vartojimą (antra – trečia potemės).
Projektas apima tris potemes:
1. Sąveikaujantis ir paskiras pesticidų ir temperatūros poveikis žygių lokomotoriniam aktyvumui. Šie eksperimentai atskleis as skirtingi pesticidai turi neigiamą poveikį žygių judėjimo aktyvumui ir ar neigiamas poveikis sustiprėja ties aukštesnėmis temperatūromis. Lokomotorinis aktyvumas bus registruojamas su kompiuteriu integruota video įrašinėjimo sistema.
2. Paaukštintos temperatūros ir pesticidų sąveikaujantis poveikis žygių makro-maistmedžiagių selekcijai. Šiuose eksperimentuose bus naudojami tie pesticidai, kurie turės poveikį lokomotoriniam žygių aktyvumui atliekant pirmos potemės eksperimentus. Žygiai bus veikiami paaukštinta temperatūra ir pesticidais bei jiems bus patiekti pusiau-dirbtiniai maistai su skirtinga maistmedžiagių sudėtimi. Taip pat bus vertinamas žygių kūnų sudėties pokyčiai (baltymai, riebalai, sausa kūno masė) po atliktų eksperimentinių poveikių.
3. Mikroplastikų poveikis žygių mitybinei fiziologijai. Šis eksperimentas parodys, kokį poveikį turi potencialiai aplinkoje esantys mikroplastikai turi žygių maismedžiagių balansavimui. Dalis vabalų bus maitinami pusiau dirbtiniu maistu, o kita dalis – tuo pačiu maistu sumaišytu su nedideliu kiekiu mikroplastiko dulkių.

Didelę ekonominę, veterinarinę ir medicininę reikšmę turi paukščių, sausumos žinduolių bei gėlavandenių žuvų kraujotakos organuose parazituojantys helmintai, tame tarpe paukščių šistosomos, kurių cerkarijos sukelia žmogaus cerkarinį dermatitą ir žuvų helmintai sukeliantys žuvų masines žūtis. Neįmanoma prognozuoti bei efektyviai kontroliuoti šių parazitų populiacijų ir jų plitimo, nes daugumos jų gyvenimo ciklai nėra žinomi. Šių rūšių identifikacija paremta tik morfologiniais suaugėlių, gautų iš galutinių šeimininkų, tyrimais. Žinant didelę galutinių ir tarpinių šeimininkų įvairovę, tikrasis kraujotakos sistemoje parazituojančių helmintų rūšių skaičius turėtų būti didesnis. Realų helmintų rūšių skaičių ir šeimininkų ratą, tuo pačiu gyvenimo ciklus, galima nustatyti tik molekuliniais tyrimais. Europoje šešios šistosomų gentys kaip galutinius šeimininkus naudoja vandens paukščius. Dėl klimato šiltėjimo daugėja pranešimų apie paukščių šistosomų cerkarijinio dermatito pasireiškimą, susijusių su sraigių pasiskirstymo ir tankio pokyčiais. Tačiau nėra paskelbta duomenų apie paukščių šistosomų įvairovę ir paplitimą Lietuvoje ir kitose Baltijos regiono šalyse. Lietuvoje ir kaimyninėse šalyse žinomos keturios Sanguinicola rūšys parazituojančios žuvų kraujotakos organuose, tačiau nė viena rūšis nepatvirtinta molekuliniais tyrimais.

Tyrimams planuojama surinkti helmintus, parazituojančius stuburinių kraujotakos organuose ir pilvakojuose moliuskuose, Lietuvoje ir kitose Baltijos jūros regiono valstybėse. Taip pat numatytas bendradarbiavimas su Skandinavijos, Lenkijos ir Ukrainos parazitologais. Pagrindinis dėmesys bus skirtas genetinės helmintų įvairovės įvertinimui, palyginant bent tris skirtingas branduolio ir mitochondrijos DNR sekas. Šie tyrimai leis įvertinti filogenetinius, filogeografinius ryšius; susiejant skirtinguose šeimininkuose rastas helmintų vystymosi stadijas atskleisti jų gyvenimo ciklus ir tikrąjį parazitų specifiškumą. Numatoma atrasti ir aprašyti naujas helmintų rūšis.

Haemosporidian parasites are remarkably diverse, with the global number of species potentially exceeding that of their hosts. Understanding the drivers of this diversity are important for understanding the evolution of vector-borne diseases, as well as for the implications of infection for host individuals, which seems to vary between parasite species. However, different methods of identifying and classifying parasites differ markedly in their estimations of parasite species diversity, and so the assignation of parasite genetic lineages or morphotypes to species remains unresolved.

Molecular techniques using PCR protocols targeting a cytochrome b barcode have dramatically increased the accessibility of the study of haemosporidians to a wide range of research groups globally, but morphological study is still essential for our understanding of parasite ecology. Marrying molecular and morphological techniques is key to our understanding of parasite ecology because we know that cryptic genetic diversity is present within parasite morphospecies, but the extent to which this genetic diversity is ecologically important is unknown.

This project will firstly collate existing data on parasites from the genus Haemoproteus (Haemosporida, Haemoproteidae), where morphological and molecular data are available. Second, additional morphological analyses will be conducted on infections that have been characterised molecularly but not morphologically. Third, the project will determine the levels of cryptic molecular diversity within morphotypes and, using phylogenetic analysis, confirm whether molecular lineages within the same morphotype cluster phylogenetically. Using this information, it may be possible to test additional molecular markers to determine whether cytochrome b is the most appropriate marker to delineate Haemoproteus species, or to test whether ecological inferences obtained from molecular lineage data (e.g. host range, host relatedness) correlate with those obtained from morphological species definitions.

This study will contribute new knowledge about possible mechanisms of speciation in Haemoproteus pathogens and might ultimately contribute to improvement of bird health and wildlife conservation policies.

Ilgainiui paukščių hemosporidiniai parazitai (Haemosporida: Haemoproteidae, Leucocytozoidae, Plasmodiidae) sulaukė didelio įvairių mokslo sričių tyrėjų dėmesio. Šie parazitai buvo plačiai tyrinėjami taksonomijos, genetinės įvairovės, ekologijos, evoliucinės biologijos ir genetikos aspektais. Tačiau žinios apie visą gyvenimo ciklą, ypač apie daugumos aprašytų rūšių egzoeritrocitinį vystymąsi, tebėra fragmentiškos arba jų tiesiog nėra. Pavyzdžiui, dar visai neseniai Haemoproteus genties parazitai buvo laikomi santykinai nekenksmingais savo stuburiniams šeimininkams, todėl jų patogeniškumui nebuvo skiriama daug dėmesio. Tačiau, naujai sukurtų molekulinės diagnostikos priemonių dėka, buvo įrodyta, kad paukščių hemoproteidai gali vystyti ir vysto egzoeritrocitines stadijas gyvybiškai svarbiuose organuose, įskaitant užsikrėtusių individų smegenis. Žinių apie šios įvairialypės plačiai paplitusių paukščių patogenų grupės biologiją trūkumas yra akivaizdus, ir būtent dėl jo negalime suprasti, kokį tikrąjį poveikį šie parazitiniai organizmai daro savo stuburiniams šeimininkams. Hemosporidinių parazitų egzoeritinio vystymosi tyrimai yra sudėtingi, ir tai ypač aktualu kalbant apie dara bus su laukiniais gyvūnais, kuriuose vyrauja tai pačiai ir/arba kitoms gentims priklausančių parazitų koinfekcijos. Neaišku, kaip tokia koinfekcija gali paveikti paukščių sveikatą. Todėl šiuolaikinės metodologijos tokios kaip PGR, filogenetinių tyrimų metodai, mikroskopinė analizė, histopatologiniai tyrimai, chromogeninė in situ hibridizacija ir lazerinė mikrodisekcija yra kertinės metodikos sprendžiant svarbius klausimus, susijusius su paukščių sveikata. Doktorantas įvaldys šias metodikas. Renkant parazitų mėginius labai svarbūs bus lauko darbai. Projekto tikslas – gauti naujų žinių apie paukščių hemosporidijų parazitų egzoeritrocitinį vystymąsi natūralių laukinių paukščių infekcijų metu. Šiame projekte bus tiriami laukiniai natūraliai užsikrėtę paukščiai, taikant anksčiau minėtų šiuolaikinių metodų derinį. Tikimės gauti naujų fundamentalių duomenų apie paukščių hemosporidinių parazitų biologiją, ypatingą dėmesį skirdami šių patogenų egzoeritrocitiniam vystymuisi koinfekcijų metu. Tokie duomenys yra labai svarbūs siekiant geriau suprasti šeimininkoparazito sąveiką, šių parazitų epidemiologiją bei sukeliamas patologijas. Tikimasi, kad šio projekto metu bus: i) gauta naujų žinių apie Haemoproteus, Leucocytozoon ir Plasmodium parazitų gyvybinius ciklus – vystymąsi stuburinio šeimininko organuose; ii) geriau suprasta šeimininko-parazito bei parazito-parazito sąveika egzoeritrocitinio vystymosi metu koinfekcijų atvejais; iii) gauta svarbių žinių apie įvairių hemosporidijų linijų patogeniškumą; iv) gauta naujų duomenų svarbių morfologiniam ir molekuliniam hemosporidijų apibūdinimui. Tikimasi, kad bus būti atskleistos anksčiau nežinotos paukščiams sergantiems hemosporidioze sukeliamos patologijos. Galiausiai šie tyrimai gali prisidėti gerinant paukščių sveikatą ir kuriant laukinės gamtos apsaugos politiką. Planuojama, kad doktorantūros kandidatas turės galimybę susipažinti su pažangiausiais parazitų genetinės diagnostikos metodais pirmaujančiose Europos mokslinių tyrimų institucijose.

Geografiškai izoliuotas Viduržemio jūros regionas išsiskiria aukštu endemizmo lygiu, jis yra vienas iš svarbiausių biologinės įvairovės centrų, kur susitinka pietinės rūšys ir „tipiška“ centrinės ir šiaurinės Europos fauna. Jis buvo vienas iš refugiumų paskutiniųjų apledėjimų metu ir stipriai įtakojo europinę fauną atšilus klimatui ir atsitraukus ledynams.
Dvisparniai vabzdžiai (Diptera) yra vienas iš trijų gausiausių vabzdžių būrių, kurio aprašytų rūšių skaičius viršija 150 tūkstančių. Tai viena iš pačių progresyviausių grupių, kuri intensyviai keitėsi ir evoliucionavo užimdama naujas ekologines nišas kainozojuje. Taksonomiškai tai vieni iš sudėtingiausių vabzdžių, todėl tai lėmė jų mažą ištirtumą. Ilgakojams uodams (Diptera, Tipuloidea) priklauso daugiau kaip 10 procentų būrio rūšių, tai sudaro beveik 16 tūkstančių, tačiau jų ištirtumas yra labai menkas, palyginus su taksonomiškai „paprastesnėmis“, lengviau būdinamomis grupėmis. Rytinė Viduržemio Jūros baseino dalis pasižymi sudėtingu reljefu ir potencialiai slepia daug neatrastų taksonų, ką rodo muziejuose surinkta medžiaga, priklausanti kitoms ilgakojų uodų grupėms, pvz. šeimai Tipulidae.
Pošeimio Limoniinae vabzdžiai yra gana smulkūs, trapūs, jų sistematika neištirta, nes jų būdinimas yra sudėtingiausias visų Tipuloidea tarpe. Italijos žemyninės dalies ir salų Limoniinae fauna yra tirta, tačiau tyrimai buvo fragmentiniai ir nesistemingi. Nemažai medžiagos yra sukaupta Europos muziejų rinkiniuose, tačiau didelė jos dalis nėra apibūdinta ir išanalizuota. Priešimaginalinės stadijos, kurios tiksliausiai parodo ekologinį prieraišumą ir kurios yra labai svarbios filogenetinei grupės analizei, yra beveik netirtos visai.
Numatomo darbo metu planuojama susisteminti muziejuose sukauptą medžiagą (Italijos, Šveicarijos, Nyderlandų muziejai), surinkti naują medžiagą Malezo ir šviesinių gaudyklių bei entomologinių tinkliukų pagalba, taip pat paimti dirvožemio ir vandens telkinių pakrančių makrobestuburių mėginius, suaugę vabzdžiai bus būdinami ir analizuojami, nežinomos priešimaginalinės stadijos bus auginamos iki suaugėlio arba susiejamos su suaugėliais panaudojant molekulinius metodus.
Tyrimo metu bus nustatyta Limoniinae pošeimio vabzdžių rūšinė sudėtis, ji palyginta su ankstesniais duomenimis, atlikta ekologinio prieraišumo analizė, patikslinta atskirų grupių filogenetinė padėtis.