PAWEŁ MIGULA, TOMASZ SAWCZYN (autorzy zdjęć)
MARIA AUGUSTYNIAK, PAWEŁ MIGULA (kierownicy projektu)

Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,
Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii;
ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice
e-mail: maria.augustyniak@us.edu.pl

Opis popularnonaukowy projektu

Piękne i mądre - takie zestawienie w przypadku kobiet jest najczęściej dyskomfortowe a nawet niebezpieczne. Piękne i niezawodne: takie zazwyczaj bywają luksusowe samochody, jachty i szwajcarskie zegarki. Piękne i pożyteczne - to coś, co najbardziej lubią naukowcy, choć wcale tego nie oczekują. Badacz nie musi być koneserem piękna, jego wymagania są nieskomplikowane: laboratorium ma być funkcjonalne, wyposażenie nowoczesne, buty wygodne, a obiekt badań... tani, łatwo dostępny, płodny i reprezentatywny dla analizowanego zagadnienia. Może być niewielki, szary, brzydki a nawet odrażający, byle nie chroniony i byle dostarczył odkryć na miarę Nobla lub przynajmniej publikacji w "Nature". Powinien ponadto pozwolić się złapać, przywieźć do laboratorium, zjeść co mu dadzą i natychmiast przystąpić do rozmnażania. Klasyczna uroda w tym zestawie zalet nie pojawia się nawet na ostatnim miejscu. Piękno i pożytek bowiem zazwyczaj się wykluczają. Pożyteczne są pająki. Pożyteczne są pszczoły, mrówki, padlinożerne chrząszcze, dżdżownice, ropuchy i bydło domowe. Z naukowego punktu widzenia pożytecznych jest mnóstwo gatunków owadów, w tym także okryte złą sławą szarańczaki. Spełniają wszystkie oczekiwania stawiane im przez badacza, ponadto występują w większości środowisk, od Śląska (Polska) do Mpumalanga (RPA). I na Śląsku, i w Afryce badania z użyciem szarańczaków dostarczają cennych wiadomości na temat funkcjonowania owadów w środowiskach pełnych metali i innych toksycznych zanieczyszczeń. Koniki polne doskonale dostosowa ły się do trudnych warunków życia w stresie, nie tylko nie unikając go, ale nawet zwiększając narażenie poprzez zjadanie roślin pełnych niklu. Mało kto to wytrzyma. A one chronią najważniejsze funkcje życiowe, mózg i gruczoły rozrodcze, nie tracąc przy tym zbyt wiele energii. Energię potrzebują na reprodukcję, nie zakłóconą nawet w laboratorium. Tej energii, a często i urody, może pozazdrościć im niejeden naukowiec, zajęty frapującym pytaniem: "Jak one to robią?".

Streszczenie naukowe

Od początku lat 90. ubiegłego wieku w katedrze Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii UŚ prowadzone są badania nad możliwościami wykorzystania szarańczaków (Orthoptera) w badaniach ekotoksykologicznych. W licznych projektach badawczych skupiano się na prostoskrzydłych przystosowanych do życia na obszarach zdegradowanych przez przemysł, głównie hutniczy i wydobywczy, na Śląsku. Drugim istotnym komponentem projektów było badanie owadów tej grupy pochodzących z innych, nieskażonych, obszarów Polski. W zrozumieniu mechanizmów adaptacyjnych do zanieczyszczeń, głównie metalami ciężkimi, pomogły także badania prowadzone w Afryce i koordynowane przez prof. dr. hab. Pawła Migulę (Polska) i dr Jolantę Mesjasz-Przybyłowicz (RPA).
Wiemy już, że wiele gatunków prostoskrzydłych doskonale przystosowało się do życia w skrajnie zanieczyszczonym środowisku. Poddane stresowi środowiskowemu szarańczaki bardzo oszczędnie wydatkują dostępną energię. Na przykład, tylko nieznacznie podnoszą aktywność enzymów detoksykacyjnych, który często ma miejsce po zadziałaniu czynników toksycznych. Nie dopuszczają także do nadmiernej syntezy peptydów i białek ochronnych (glutationu, białek szoku cieplnego). Ponadto, po zadziałaniu metalami, poziom uszkodzeń DNA w zwojach mózgowych koników z terenów zanieczyszczonych jest zwykle niższy w porównaniu do uszkodzeń u owadów z innych obszarów Polski.
Głównym bohaterem projektów międzynarodowych był południowoafrykański konik z
rodzaju Stenoscepa sp., żerujący na roślinach hiperakumulujących nikiel. Jedną z takich roślin jest Berkheya coddii - endemit porastający serpentynitowe gleby w prowincji Mpumalanga (RPA). Tylko niektóre owady, także koniki z rodzaju Stenoscepa, potrafią żywić się tą rośliną, która jest trująca dla większości innych zwierząt. W tym przypadku, to fascynujące zjawisko pojawiło się w sposób naturalny (na drodze koewolucji rośliny i roślinożercy) i jest wynikiem przystosowania do specyfiki podłoża i budowy geologicznej. Poznanie fizjologii owadów przystosowanych do życia na naturalnych hiperakumulatorach metali jest niezwykle cenne. Wiedza ta daje szanse zrozumienia zjawisk jakie obecnie zachodzą u owadów z terenów przemysłowych, gdzie skażenie metalami jest konsekwencją gospodarczej i przemysłowej działalności człowieka i jest stosunkowo nowym problemem. Stenoscepa sp. być może pozwoli nam przewidzieć jakie będą losy owadów z zanieczyszczonych metalami środowisk w Polsce?