Mikroorganizmy symbiotyczne mogą stanowić istotny mechanizm szybkiej odpowiedzi i adaptacji owadów na zmieniające się warunki środowiskowe. W dobie postępującego kryzysu klimatyczno-ekologicznego, wywierającego coraz silniejszą presję na naturalne populacje i zbiorowiska owadów, ich dynamiczne związki z mikroorganizmami mogą mieć szczególnie duże znaczenie. Jednak pomimo szybkiego postępu w technologiach sekwencjonowania DNA i bioinformatycznych analiz danych, które umożliwiły poznanie wielu aspektów biologii symbioz, nasza wiedza dotycząca zróżnicowania i znaczenia relacji symbiotycznych w naturalnych ekosystemach pozostaje fragmentaryczna.
Naszym celem jest szczegółowy opis zmienności zbiorowisk owadów i ich mikroorganizmów symbiotycznych w jednym z najszybciej zmieniających się pod względem klimatycznym rejonów świata - Arktyce. Prowadzimy zakrojone na szeroką skalę zbiory owadów w Grenlandii, i używamy nowatorskich technik opartych o wysokoprzepustowe sekwencjonowanie celem opisu składu gatunkowego prób historycznych i świeżo pozyskanych, oraz związanych z tymi gatunkami mikroorganizmów. Wyniki pozwolą na opisanie zmian składu gatunkowego zbiorowisk owadów w różnych typach siedlisk we wschodniej Grenlandii. Dla każdego z badanych owadów uzyskamy też informacje o liczebności i zróżnicowaniu mikroorganizmów symbiotycznych, opisując zmienność składu mikrobiomu w obrębie gatunków oraz transmisję szczepów mikroorganizmów pomiędzy gatunkami. Analiza porównawcza genomów wybranych szczepów mikroorganizmów oraz modelowanie matematyczne danych dotyczących relacji międzygatunkowych pozwoli na zrozumienie wpływu symbioz na biologię owadów i ich odpowiedź na zmiany warunków siedliskowych. Dodatkowo, planujemy serię eksperymentów terenowych by zmierzyć wybrane efekty symbiontów na biologię gospodarzy.
Projekt będzie jedną z pierwszych prób systematycznego opisania rozmieszczenia, zmienności, transmisji i znaczenia mikroorganizmów symbiotycznych na poziomie nie tylko pojedynczych gatunków, ale całych wielogatunkowych zbiorowisk. Umożliwi szczegółowe opisanie i zrozumienie procesów które mogą mieć kluczowe znaczenie w naturalnych ekosystemach, zwłaszcza wobec szybko postępujących zmian środowiskowych i klimatycznych. Zaplanowane analizy umożliwią odniesienie wyników pozyskanych w ubogiej gatunkowo Grenlandii do bardziej różnorodnych ekosystemów strefy umiarkowanej i tropikalnej, w tym Polski, pozwalając na precyzyjny opis zmian zachodzących w ekosystemach w dobie kryzysu klimatyczno-ekologicznego.
Dolina Zackenberg w północno-wschodniej Grenlandii - najważniejsze ze stanowisk z których pozyskujemy próby.
Projekt finansowany przez grant NCN Opus 22 project “Mikro-sprzymierzeńcy w czasach mega-kryzysu? Rola mikrobiomu w odpowiedzi zbiorowisk owadów na zmiany klimatyczne” no. 2021/43/B/NZ8/03376. Dodatkowo, International Network for Terrestrial Research and Monitoring in the Arctic (INTERACT) przyznało granty podróżne Piotrowi Łukasikowi (2021) i Michałowi Kolasie (2022).