Biologija

Vsebinski opis projekta

Adaptivna radiacija je eden od osupljivih procesov, ki ustvarjajo biotsko raznovrstnost, za katero je značilno hitro povečanje števila vrst, ki izvirajo iz skupnega prednika ter ekološka in morfološka diverzifikacija. Adaptivna radiacija je bila temeljito raziskana pri površinskih taksonih, vključno z znamenitimi anoli, ciklidi ali Darwinovimi ščinkavci, medtem ko njen prispevek k podzemeljski biotski raznovrstnosti ni veljal za pomembnega. Podzemni ekosistemi so tradicionalno veljali za ekstremna okolja, medtem ko naj bi tamkajšnja favna predstavljala evolucijsko slepo ulico. Ta pogled se je spremenil v zadnjih desetletjih, ko se je izkazalo, da podzemeljske vrste lahko izvirajo iz podzemeljskih prednikov in se specializirajo za mikrohabitate. Poleg tega je nedavna študija poudarila, da se je v podzemeljskih celinskih vodah razvila adaptivna radiacija, kar postavlja pod vpraš naše znanje o izvoru evropske favne. Glede na veliko bogastvo vrst pri nekaterih kopenskih podzemeljskih taksonih lahko pričakujemo, da sladkovodne postranice ne predstavljajo izoliranega primera podzemeljske adaptivne radiacije v Evropi.

Z več kot 900 opisanimi vrstami, ki kažejo ogromno morfološko variabilnost in naseljujejo najrazličnejše habitate po vsej južni Evropi in sosednjih območjih, predstavljajo Leptodirini eno od vrstno najbogatejših skupin v podzemnih okoljih. Če jih obravnavamo kot kopenske paraloge postranic, predstavljajo odličen študijski sistem za vprašanje splošnosti adaptivnih radiacij v evropskih podzemnih okoljih. Z uporabo primerjalnih filogenetsk metod bomo preverili, ali se je celinska radiacija Leptodirini razvila po predvidljivem vzorcu adaptivne radiacije in kateri so bili možni sprožilci, ki so jo povzročili. Preverili bomo, ali se vzorci diverzifikacije pri Leptodirini ponavljajo znotraj različnih podkladov in ali jih je mogoče preslikati na druga južnoevropska gorovja, ki kažejo veliko pestrost vrst. Nazadnje bomo preverili, ali preprost Brownov model najbolje pojasnjuje diverzifikacijo oblike telesa ali pa so se Leptodirini razvili po bolj zapletenem modelu, za katerega so značilni različni prilagoditveni optimumi?

Da bi odgovorili na ta vprašanja, bomo na podlagi filogenomskih podatkov in podatkov o sekvenciranju po Sangerju izračunali obsežno in zanesljivo molekularno filogenijo (>350 vrst). Molekularne podatke bodo spremljali morfološki podatki in podatki o pojavljanju, zbrani za širok spekter predstavnikov plemena Leptodirini, ki so razporejeni po celotnem območju razširjenosti klada. Primerjalne filogenetske metode bodo uporabljene z ugotavljanje geografskega izvora klada, rekonstrukcijo skupnega prednika ter testiranje tempa, načina in ekološke disparitete pri podzemljarjih. Triletni projekt bo organiziran v devetih delovnih paketih, ki vključujejo razvojne, raziskovalne, analitične in diseminacijske pakete.

S privlačno in vrstno bogato skupino podzemeljskih hroščev bomo preučevali eno najbolj vznemirljivih tem v evolucijski biologiji. Pričakuje se, da bodo rezultati povezali mikro- in makroevolucijske mehanizme z vzorci celinske radiacije plemena Leptodirini. Z razrešitvijo načina in tempa megadiverzifikacije podzeljarjev pričakujemo, da bomo spremenili pogled na podzemeljsko favno in njen prispevek k biotski raznovrstnosti v Evrop Z združevanjem filogenomskih in morfoloških analiz v okviru adaptivne radiacije bomo v eko-evolucijske raziskave uvedli nov sistem. Nazadnje pričakujemo, da bomo pokazali, da lahko podzemeljska okolja kljub svoji preprostosti in odmaknjenosti predstavljajo vznemirljive sisteme za študij najpomembnejših evolucijskih vprašanj.

Sestava projektne skupine

• povezava na Sicirs

​Faze projekta in njihova realizacija

Načrtovano delo je razdeljeno na devet medsebojno povezanih delovnih paketov, namenjenih lažjemu uresničevanju predlaganih ciljev. Prvi štirje sklopi (DP1-4) so namenjeni pridobivanju podatkov, potrebnih za izvedbo poznejših sklopov, ki večinoma vključujejo analize predhodno pridobljenih podatkov (DP5-8). Edini odstopajoči sklop v tem smislu je DP9, ki je posebej namenjen razširjanju rezultatov projekta in komuniciranju s širšo javnostjo. Prvi paket (DP1), ki vključuje vzorčenje manjkajočih rodov (ali vrst) in urejanje podatkov o pojavljanju, bo zaznamoval začetek projekta in se bo izvajal v mesecih 0-6. Hkrati s potekom delovnega paketa 1 bomo začeli tudi z delovnim paketom 2, ki bo trajal od 0 do 18 mesecev in bo vključeval pridobivanje molekularnih podatkov, načrtovanje vab/sond, sekvenciranje NGS in Sanger ter osnove bioinformatike, ki se bodo v nadaljevanju uporabljali pri filogenetskih analizah v delovnem paketu 3 (mesec 6-24). Zadnji delovni paket, vključen v skupino za pridobivanje podatkov, DP4, se bo izvajal v mesecih od 0 do 18, njegov rezultat pa bodo morfološki podatki, ki se bodo uporabili pri analizah morfološke diverzifikacije.

Ko bodo cilji paketov za zbiranje podatkov izpolnjeni, bomo prešli na delovne pakete za preverjanje hipotez (DP5-8). Vsak od paketov, ki temeljijo na hipotezah, bo vključeval raziskovalno fazo in analitično fazo, ki se bo zaključila z objavo v znanstvenih revijah. Preizkusi adaptivne radiacije (WP5) bodo raziskani in izvedeni v mesecih od 12 do 30. Delovni paket 6, namenjen testiranju in ocenjevanju morfologij prednikov in morfološke konvergence med podzemljarji, bo izveden v mesecih 6-30, medtem ko bodo rekonstrukcije izvora in testiranje možnih sprožilcev radiacij (DP7) izvedeni v mesecih 12-30. Zadnji delovni sklop za preverjanje hipotez, DP8, namenjen preverjanju, kako je mehanizem izogibanja konkurenci morda omogočil vzpostavitev novih ekoloških niš v podzemnih okoljih, bo potekal v mesecih 6-18 (zbiranje geometričnih morfoloških podatkov) in 24-36, ko bo izvedena analiza.

Delovni paket za širše občinstvo in medije (DP9) se bo izvajal ves čas trajanja projekta, pri čemer bodo popularni članki objavljeni enkrat na leto.