W październiku 2013 roku Gerard Talavera, badacz z Instytutu Botanicznego CSIC w Barcelonie, dokonał zaskakującego odkrycia motyli Painted Lady na atlantyckich plażach Gujany Francuskiej – gatunku rzadko spotykanego w Ameryce Południowej. Ta niezwykła obserwacja skłoniła do podjęcia międzynarodowych badań mających na celu zbadanie pochodzenia tych motyli.
Połączenie nowatorskich technik rozwiązuje zagadkę
Wykorzystując innowacyjne, multidyscyplinarne narzędzia, zespół badawczy, pod przewodnictwem Gerarda Talavery z Institut Botànic de Barcelona (IBB, CSIC-CMCNB), Tomasza Suchana z Instytutu Botaniki im. W. Szafera oraz Clémenta Bataille’a, profesora nadzwyczajnego w Katedrze Ziemi i Nauk o Środowisku na Uniwersytecie w Ottawie – z Megan Reich, badaczką ze stopniem doktora na Wydziale Biologii Uniwersytetu w Ottawie, Rogerem Vilą i Erikiem Toro Delgado, naukowcami z Instytutu Biologii Ewolucyjnej (IBE, CSIC-UPF) oraz Naomi Pierce, adiunktem profesor biologii na Wydziale Biologii Organistycznej i Ewolucyjnej Uniwersytetu Harvarda – wyruszył z misją naukową, aby prześledzić podróż i pochodzenie tajemniczych Malowanych Dam.
Najpierw zespół badawczy zrekonstruował trajektorie wiatru z okresu poprzedzającego przybycie tych motyli w październiku 2013 r. Odkrył wyjątkowo korzystne warunki wiatrowe, które mogły ułatwić transatlantycką przeprawę z Afryki Zachodniej, otwierając możliwość, że osobniki te mogły przelecieć przez cały ocean .
Po zsekwencjonowaniu genomów tych osobników i przeanalizowaniu ich w porównaniu z populacjami na całym świecie naukowcy odkryli, że motyle mają bliższe pokrewieństwo genetyczne z populacjami afrykańskimi i europejskimi. Wynik ten wyeliminował prawdopodobieństwo, że te osobniki pochodziły z Ameryki Północnej, wzmacniając w ten sposób hipotezę o podróży oceanicznej.
Naukowcy wykorzystali unikalną kombinację technik molekularnych nowej generacji. Zsekwencjonowali DNA ziaren pyłku przenoszonych przez te motyle. Zidentyfikowali dwa gatunki roślin, które rosną wyłącznie w tropikalnej Afryce, co wskazuje, że motyle przed wyruszeniem w transatlantycką podróż zjadały nektar na afrykańskich kwiatach. Przeanalizowali izotopy wodoru i strontu w skrzydłach motyli, co stanowi sygnał chemiczny, który działa jak „odcisk palca” regionu pochodzenia. Połączenie izotopów z modelem przydatności siedliska do rozwoju larw ujawniło potencjalne pochodzenie urodzeniowe w Europie Zachodniej, prawdopodobnie we Francji, Irlandii, Wielkiej Brytanii i Portugalii.
Dr Bataille podkreśla nowatorstwo metodologiczne tego badania: „Po raz pierwszy to połączenie technik molekularnych, w tym geolokalizacji izotopów i metabarkodowania pyłku, jest testowane na owadach wędrownych. Wyniki są bardzo obiecujące i można je przenieść na wiele innych gatunków owadów wędrownych. technika powinna zasadniczo zmienić nasze rozumienie migracji owadów.”
„Zazwyczaj postrzegamy motyle jako symbole kruchości piękna, ale nauka pokazuje nam, że potrafią dokonywać niesamowitych wyczynów. Nadal jest wiele do odkrycia na temat ich możliwości” – podkreśla Roger Vila, badacz z Instytutu Biologii Ewolucyjnej (CSIC-Uniwersytet Pompeu Fabra) i współautor badania.
Napędzani Wiatrami
Naukowcy ocenili wykonalność lotu transatlantyckiego, analizując wydatki energetyczne poniesione w trakcie podróży. Przewidywali, że lot nad oceanem, trwający od 5 do 8 dni bez międzylądowań, będzie możliwy dzięki korzystnym warunkom wietrznym. „Motyle mogły ukończyć ten lot jedynie stosując strategię naprzemienną pomiędzy lotem aktywnym, który jest kosztowny energetycznie, a szybowaniem pod wiatr. Szacujemy, że bez wiatru motyle mogłyby przelecieć maksymalnie 780 km, zanim skonsumowały cały swój tłuszcz i tym samym ich energię” – komentuje Eric Toro-Delgado, jeden ze współautorów artykułu.
Badacze podkreślają, że warstwa powietrza Sahary jest istotną drogą powietrzną rozpraszania. Wiadomo, że te prądy wiatrowe transportują duże ilości saharyjskiego pyłu z Afryki do Ameryki, użyźniając Amazonkę. To badanie pokazuje, że te prądy powietrza są w stanie przenosić żywe organizmy.
Potencjalny wpływ migracji w kontekście globalnych zmian
Odkrycie to wskazuje, że mogą istnieć naturalne korytarze powietrzne łączące kontynenty, potencjalnie ułatwiające rozprzestrzenianie się gatunków na znacznie większą skalę, niż wcześniej sądzono.
„Myślę, że to badanie dobrze pokazuje, jak bardzo mamy tendencję do niedoceniania zdolności owadów do rozprzestrzeniania się. Co więcej, jest całkowicie możliwe, że nie doceniamy częstotliwości tego typu zdarzeń rozprzestrzeniania się i ich wpływu na ekosystemy” – komentuje Megan Reich, stażysta podoktorski na Uniwersytecie w Ottawie, który jest także współautorem badania.
Gerard Talavera, główny badacz badania, dodaje: „Na przestrzeni dziejów zjawiska migracyjne odgrywały ważną rolę w definiowaniu rozmieszczenia gatunków w formie, którą obserwujemy dzisiaj”.
Naukowcy podkreślają, że z powodu globalnego ocieplenia i zmieniających się wzorców klimatycznych możemy być świadkami bardziej zauważalnych zmian i potencjalnego wzrostu liczby przypadków rozprzestrzeniania się na duże odległości. Może to znacząco wpłynąć na różnorodność biologiczną i ekosystemy na całym świecie. „Niezbędne jest promowanie procedur systematycznego monitorowania rozprzestrzeniających się owadów, które mogłyby pomóc w przewidywaniu i łagodzeniu potencjalnych zagrożeń dla różnorodności biologicznej wynikających z globalnych zmian” – podsumowuje Gerard Talavera.