Co telomery mogą nam powiedzieć na temat wpływu urbanizacji na ptaki

Różnice w cechach fenotypowych, takich jak morfologia, fizjologia i zachowanie między dzikimi populacjami w miastach a tymi na terenach wiejskich były już wcześniej sygnalizowane. Jak utrzymują niemniej autorzy niedawnej publikacji, która ukazała się w czasopiśmie Proceedings of the Royal Society B, wpływ tych różnic na sprawność fizyczną poszczególnych osobników jest w dużej mierze nieznany.

W ramach badań, finansowanych ze środków UE za pośrednictwem grantu integracyjnego Marie Curie dla projektu EUBITOX i grantu Marie Skłodowska-Curie dla projektu URBANEPIGENETICS, analizowano w szczególności skracanie się telomerów u bogatek. Zważywszy na przypuszczalne powiązanie telomerów z senescencją i umieralnością, ich długość jest uznawana za wskaźnik sprawności osobniczej w populacji miejskiej i wiejskiej. Naukowcy przestudiowali bogatki, gatunek powszechnie występujący w obydwu środowiskach, aby zbadać powiązanie między długością telomerów (TL) a przeżywalnością we wczesnym i późnym okresie życia.

O czym nas zatem telomery informują?

Telomery to łańcuch niekodującego DNA na końcówkach eukariotycznych chromosomów, o których wiadomo, że mają swój udział w utrzymywaniu stabilności genomu. Po każdym cyklu podziału komórek telomery ulegają skróceniu. Po osiągnięciu krytycznej długości wydają się wpływać na uruchomienie związanego z wiekiem zanikania.

Naukowcy przeprowadzający omawiane badania ustalili, że zarówno w siedliskach wiejskich, jak i miejskich, TL służyło za wyraźny prognostyk przeżywalności po pierzeniu i późniejszego naboru do populacji. Ustalili także, co ma zasadnicze znaczenie, że dorosła populacja w środowisku miejskim miała średnio dłuższe TL, prawdopodobnie ze względu na selektywne eliminowanie osobników z krótszymi telomerami na wczesnym etapie życia. Nie znaleźli żadnej różnicy między środowiskiem miejskim a wiejskim po naborze, jeżeli chodzi o powiązanie między TL a przeżywalnością, co prawdopodobnie wskazuje na to, że po negatywnym oddziaływaniu na wczesnym etapie życia, korzyści życia miejskiego przeważają nad kosztami, bo dorosłe ptaki są lepiej przystosowane.

Trzecie pod względem wielkości szwedzkie miasto, Malmo, zostało wybrane na studium miejskie, a stanowisko wiejskie znajdowało się 37 km na północny-wschód od tegoż miasta. Na potrzeby studium miejskiego rozmieszczono skrzynki lęgowe w parkach miejskich (10-45 ha), w których rośnie mieszanka drzew iglastych i liściastych, są łąki, stawy i infrastruktura miejska, taka jak budynki i wybrukowane ścieżki dla spacerowiczów. Budki lęgowe w lesie rozmieszczono na połaciach lasu mieszanego (219 ha) zdominowanych przez sosnę zwyczajną, dąb i brzozę.

Próbki krwi pobrano od 15-dniowych piskląt, których rodzice zostali złapani i dorastali w budkach lęgowych, kiedy pisklęta miały 8-9 dni. Określono płeć, zarówno piskląt, jak i ich rodziców, w przypadku tych pierwszych na podstawie DNA ekstrahowanego z erytrocytów, oraz charakterystycznych cech upierzenia rodziców. Łącznie pobrano 217 miejskich i 327 wiejskich próbek w latach 2013–2015.

Zrozumieć wpływ urbanizacji

Na całym świecie nasilająca się urbanizacja wywiera ogromny wpływ na ekologię i ewolucję gatunków, populacji i społeczności. Na obszarach miejskich występuje cały szereg czynników środowiskowych, których nie ma w siedliskach wiejskich, związanych z hałasem, nocną iluminacją, poziomem zanieczyszczenia, zasobami pożywienia, chorobami i drapieżnikami. Stwarzają one nie tylko cały szereg wyzwań, ale także możliwości, w których pewne gatunki nie tylko się utrzymują, a wręcz rozwijają. Źródła pożywienia są dostępne przez cały rok i niektóre gatunki ptaków preferują wieżowce na miejsca gniazdowania.

Poznanie mechanizmów leżących u podstaw zróżnicowania cech związanych z cyklem życiowym pomoże nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób gatunki dostosowują się do presji doboru. Celem podjęcia prac nad projektem EUBITOX (European Urbanisation and its consequnces for Bird Health and Performance) było położenie nacisku konkretnie na czynniki żywienia i zanieczyszczenia w populacjach miejskich i wiejskich, wykorzystując cały szereg nowoczesnych metod genetyki, fizjologii i ekotoksykologii. Projekt URBANEPIGENETICS to pierwsze badania prowadzone w warunkach terenowych i laboratoryjnych nad sposobem, w jaki stres oksydacyjny może odgrywać istotną rolę w epigenetycznych modyfikacjach w odpowiedzi na zanieczyszczenie, wpływając na rozwój, odporność na choroby i starzenie się.

Więcej informacji:
strona projektu EUBITOX w serwisie CORDIS
strona projektu URBANEPIGENETICS w serwisie CORDIS