Katedra Genetyki Ewolucyjnej i Biosystematyki - rys historyczny

 

Od początku działania jednostki zainteresowania pracowników koncentrują się wokół szeroko rozumianej bioróżnorodności zwierząt, szczególnie wodnych bezkręgowców, badanej na poziomie populacji gatunków oraz wielogatunkowych zgrupowań i analizowanej obecnie na drodze integratywnego podejścia, uwzględniającego sposoby wytyczania jednostek taksonomicznych na podstawie danych morfologicznych, molekularnych czy ekologicznych.

 

Jeden z głównych nurtów badań dotyczy procesów ewolucyjnych leżących u podstaw genetycznej zmienności populacji oraz mechanizmów specjacji i adaptacji przy zastosowaniu danych molekularnych. Nieocenionym poligonem badań jest unikatowy ekosystem starożytnego Jeziora Ochrydzkiego, stanowiący tzw. biodiversity hotspot na Liście Światowego Dziedzictwa UNESCO. Inny kierunek działań, służących weryfikacji hipotez o pokrewieństwie organizmów, stanowią badania z zakresu filogeografii i taksonomii molekularnej, z których część znajduje praktyczne zastosowanie np. w zarządzaniu i ochronie bioróżnorodności czy też jej estymacji poprzez wykrywanie gatunków kryptycznych. Z kolei badania mikrobiomu owadów i drobnych skorupiaków oraz zooplanktonu morskiego pozwalają na identyfikację mikroorganizmów (w tym endosymbiontów), ocenę ich potencjalnego wpływu na gospodarza i analizę koewolucji gospodarz-symbiont.

 

Kolejny nurt badań koncentruje się na zagadnieniach dotyczących biosystematyki, faunistyki, zoocenologii i (paleo)ekologii wodnych bezkręgowców, ze szczególnym uwzględnieniem małżoraczków (Ostracoda). Podejmowana problematyka dotyka istotnych dziś możliwości wykorzystania organizmów do rekonstrukcji procesów zachodzących w przeszłości w oparciu o fosylne szczątki, jak i w indykacji zmian środowiska obecnie. W ten kontekst wpisują się badania nad zmianami składu chemicznego szkieletów bezkręgowców morskich na tle wzmożonej emisji CO2 i zakwaszania wód oceanicznych oraz analiza interakcji między globalnymi zmianami klimatycznymi w Arktyce a bioróżnorodnością organizmów morskich. Ważnym obszarem prac są również innowacyjne i interdyscyplinarne zagadnienia z zakresu hydrobiologii, ekologii, techniki, ochrony i rekultywacji zbiorników wodnych i rzek oraz konstrukcja i zastosowanie biomarkerów do analiz środowiskowych. Osobny kierunek badawczy dotyczy ekologii ewolucyjnej i ewolucji cech fenotypowych oraz znaczenia cech historii życiowych i sposobu rozmnażania jako komponentów dostosowania bezkręgowców.

 

 

Początki zespołu sięgają jeszcze 1971 roku, kiedy to z inicjatywy Pana prof. dra hab. Fryderyka Pautscha, Stacja Biologiczna należąca wówczas do Instytutu Biologii Medycznej Akademii Medycznej w Gdańsku została przekazana do Instytutu Biologii Uniwersytetu Gdańskiego. W pierwszych latach kształcenia studentów na kierunku biologii Uniwersytetu Gdańskiego, Pan profesor Pautsch prowadził wykłady z genetyki ogólnej i fizjologii zwierząt. Badania, które były jego pasją, dotyczyły ewolucji układu neurosekrecyjnego u bezkręgowców. Publikacje z rozwoju układu neurosekrecyjnego z uwzględnieniem postaci larwalnych u skorupiaków wzbudzały szacunek międzynarodowego środowiska naukowego. O uznaniu osiągnięć profesora Pautscha świadczy m.in. fakt poproszenia go o wygłoszenie wykładu inauguracyjnego pt. „Zjawisko neurosekrecji z uwzględnieniem rozwoju ewolucyjnego” (Kosmos, 1970, 103: 125-142) na sesji naukowej poświęconej „Zjawiskom Neurosekrecji w Świecie Zwierzęcym” zorganizowanej przez Komitet Zoologiczny PAN w Krakowie w dniu 21 marca 1969 roku.

 

W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych prowadzone były badania nad identyfikacją i izolacją neurohormonów u skorupiaków dziesięcionogich. Wykazano m.in. obecność trzech neurohormonów uczestniczących w przystosowaniu barwy u krabów i krewetek, dwóch neurohormonów obniżających poziom glukozy w hemolimfie oraz neurohormonów regulujących procesy bioenergetyczne w izolowanych mitochondriach. Prowadzone były również badania nad zróżnicowaniem izoenzymów i alloenzymów oraz formami molekularnymi enzymów występujących w różnych kompartmentach (cytozol i mitochondria) komórki u zwierząt bezkręgowych i u kręgowców. Wykazano m.in. obecność różnych form enzymu jabłczanowego, który u skorupiaków i ryb jest odpowiedzialny za specyfikę metaboliczną mitochondriów. Podobne formy NAD(P)-zależnego enzymu jabłczanowego wykazano później w mitochondriach hepatocytów ssaków po transformacji nowotworowej w laboratorium prof. Alberta Lehningera. Indukcja w hepatocytach ssaków po transformacji była ponad 60-krotna, a i tak była kilkakrotnie niższa w porównaniu z aktywnością mitochondrialnego enzymu jabłczanowego w przeliczeniu na mg białka mitochondriów u skorupiaków. Badania nad enzymem kinazy kreatynowej, potwierdziły obecność form molekularnych tego enzymu w cytozolu i mitochondriach mięśni szkieletowych i plemników śledzia, które to formy enzymu uczestniczą w przerzucie wysokoenergetycznego fosforanu z mitochondriów do cytozolu. Badania nad właściwościami i ewolucją dehydrogenazy mleczanowej u ryb i skorupiaków wykazały, że wbrew wcześniejszym doniesieniom podjednostka dehydrogenazy mleczanowej LDHC u ryb jest najstarsza ewolucyjnie i to duplikacja genu LdhC we wczesnej historii ewolucji strunowców dała początek genom LdhA i LdhB. Potwierdza to m.in. fakt, że LDH skorupiaków dziesięcionogich właściwościami i składem aminokwasowym przypomina najbardziej LDH-C4 ryb.

 

W latach dziewięćdziesiątych rozpoczęto badania nad molekularnym zróżnicowaniem ektopasożytów z rodzaju Gyrodactylus. Radzaj ten jest bardzo liczny w gatunki. Obecnie znanych jest jedynie około 400 z prawdopodobnie 25 000 przewidywanych gatunków tego rodzaju. Najbardziej znanym przedstawicielem jest G. salaris Malmberg 1957, który w latach 70-tych w Norwegii i w latach 90-tych w rosyjskiej Karelii spowodował epidemię gyrodaktylozy łososi Salmo salar. Rezultatem były ogromne straty ryb oraz koszty związane z masowym ich usypianiem zarówno w hodowlach, jak i w populacjach naturalnych. Klasyczne metody identyfikacji gatunków oparte jedynie na cechach morfologicznych uniemożliwiają precyzyjne oznaczanie tych pasożytów. Nasze badania przyczyniły się do opracowania metod identyfikacji gatunków opartych na cechach molekularnych ich genomów jądrowych i mitochondrialnych. Dodatkowo przyczyniły się do poznania mechanizmów i dróg ewolucji tych pasożytów oraz mechanizmów utrzymywania wysokiej specyficzności w stosunku do żywiciela, która jest charakterystyczna niemalże dla wszystkich gatunków tego rodzaju. Opracowanie precyzyjnych metod identyfikacji umożliwiło opisanie nowych gatunków m.in. gatunku występującego na pomorzu G. pomeraniae Kuusela, Ziętara et Lumme, 2009, którego hybryda G. pomeraniae x G. lavareti odnaleziona w hodowlach pstrąga tęczowego Oncorhynchus mykiss w Finlandii jest ciekawym przykładem zmiany żywiciela poprzez hybrydyzację.

 

Wykaz publikacji pracowników poświadcza różnorodną tematykę badawczą prowadzoną przez zespół oraz pokazuje szeroką współpracę międzynarodową podczas licznych staży naukowych.