Dwanaście nowych ryjkowców gatunek zostały odkryte przez zespół Jake’a Lewisa w OIST, stosując zarówno innowacyjne, jak i klasyczne metody taksonomii.
Ryjkowce to wyjątkowo zróżnicowana grupa chrząszczy, obejmująca wiele gatunków z narządami gębowymi przypominającymi trąbę słonia, zwaną mównicą. Zapewniają liczne usługi ekosystemowe, takie jak zapylanie i rozkład, chociaż niektóre gatunki to notoryczne szkodniki, które mogą dziesiątkować pola uprawne i lasy leśne.
Postępy w klasyfikacji ryjkowców
W nowym badaniu opublikowanym w Zookiezespół badawczy cyfrowo usunął łuski pokrywające naskórek ryjkowców za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej – techniki obrazowania 3D, która wykorzystuje promienie rentgenowskie do wizualizacji przekrojów wewnętrznej struktury obiektów. Zespół kierowany przez Jake’a Lewisa, entomologa z USA Nauki o środowisku i informatyka Sekcja Instytutu Nauki i Technologii Okinawy (OIST) odkryła, że leżąca pod spodem kutikuła różni się znacznie w zależności od gatunku i dlatego może zostać wykorzystana do celów taksonomicznych i klasyfikacyjnych.
Dzięki zastosowaniu tej innowacyjnej techniki w połączeniu z tradycyjną mikroskopią świetlną i DNA za pomocą kodów kreskowych odkryli, opisali i nazwali 12 nowych gatunków ryjkowców z Japonii, Malezji, Wietnamu i Tajwanu. Gatunki te mają długość od 1,5 do 3,0 mm i są stosunkowo małymi ryjkowcami.
Odkryto nowy gatunek ryjkowca
Dwa z tych nowych gatunków występują w Japonii: Aphanerostethus magnus (Oo-daruma-kuchikakushi-zoumushi) I Aphanerostethus japonicus (Nippon-daruma-kuchikakushi-zoumushi). Jeden z nich Aphanerostethus japonicuswystępuje również w Parku Narodowym Yanbaru na Okinawie. Po raz pierwszy zastosowano mikrotomografię rentgenowską do usunięcia zasłaniających łusek w celu zbadania podstawowych różnic w morfologii do celów taksonomicznych. Wyniki tego badania opublikowano w czasopiśmie Zookie.
Naukowcy wykazali, że usuwanie łusek za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej ujawnia znaczne różnice morfologiczne między gatunkami, których nie można łatwo zaobserwować innymi metodami. W rezultacie technika ta może zyskać większą popularność jako narzędzie do identyfikacji nowych gatunków owadów, szczególnie tych pokrytych łuskami lub szczątkami.
Lewis, kierownik ds. kolekcji owadów w OIST i główny autor artykułu, zbadał okazy z kolekcji w Kanadzie, Niemczech, Japonii, Malezji, Tajwanie i Holandii. Jednym z głównych celów było zbadanie zastosowania mikrotomografii rentgenowskiej jako narzędzia w taksonomii ryjkowców. Rodzaj Afanerosetos był w przeszłości słabo badany, ale w zbiorach muzealnych na całym świecie odkryto wiele nieopisanych gatunków, w tym dwa nowe gatunki z Japonii.
Wiele metod znajdowania nowych gatunków
Naukowcy wykorzystali tradycyjne metody, takie jak mikroskopia świetlna i sekcja, aby obserwować różnice między gatunkami, w tym łuski wzdłuż pokryw (grzbietu), kolce nóg i kształt kanału rostralnego (kanał chroniący mównicę). Wykorzystali także kody kreskowe DNA do analizy swoich genów i stworzenia drzewa filogenetycznego ośmiu gatunków. Niektórych gatunków nie można było tak łatwo rozdzielić na podstawie samej morfologii, ale ponieważ sekwencje genów różnią się między gatunkami, drzewo filogenetyczne dostarczyło dodatkowych informacji i dowodów na istnienie nowych gatunków.
Chociaż powyższe metody stanowią standardową praktykę w taksonomii, zastosowanie przez naukowców mikrotomografii rentgenowskiej było nowatorskie i z powodzeniem wykorzystano je do zbadania struktury nie tylko ukrytego naskórka, ale także tylnych skrzydeł. Afanerosetos ryjkowce utraciły zdolność latania w wyniku stopniowej redukcji tylnych skrzydeł, jednakże wykazano, że stopień redukcji jest różny w zależności od gatunku.
Zwykle okazy musiałyby zostać rozcięte, aby zobaczyć tylne skrzydła, ale ponieważ mikrotomografia rentgenowska pozwala na nieniszczące badanie anatomii wewnętrznej, jest nieoceniona podczas pracy z rzadkimi lub cennymi okazami, których nie można rozciąć ani zmienić.
Obecność częściowo zredukowanych skrzydeł u niektórych gatunków daje fascynujący wgląd w trwający proces zmian ewolucyjnych: „Niektóre gatunki prawie całkowicie utraciły tylne skrzydła, podczas gdy inne nadal mają niefunkcjonalne półskrzydła z pozostałymi żyłkami. Różny stopień utraty tylnych skrzydeł jest nie tylko przydatny w taksonomii i systematyki, ale także pokazuje, jak różne gatunki w obrębie tej samej grupy mogą znajdować się na różnych etapach utraty historycznie bardzo ważnego narządu, który odegrał kluczową rolę w ewolucji owadów” – wyjaśnił Lewis.
Inwestowanie w dziedzictwo naturalne Japonii
Odkrycie nowych gatunków ryjkowca może stanowić wyzwanie z dwóch głównych powodów. Po pierwsze, ryjkowce są niezwykle różnorodne, co sprawia, że pełne katalogowanie jest czasochłonne i żmudne. Po drugie, wiele gatunków ryjkowców jest wysoce specyficznych dla żywicieli, mogą zamieszkiwać tylko bardzo określone mikrosiedliska i w wieku dorosłym mogą być aktywne tylko przez krótki okres czasu. Na przykład niektóre gatunki żywią się pojedynczym gatunkiem drzewa i mogą zajmować tylko określoną część drzewa, np. baldachim. Ponadto niektóre gatunki ryjkowców prowadzą wyłącznie nocny tryb życia i rzadko są obserwowane w ciągu dnia.
Ta ekstremalna specjalizacja i zróżnicowanie w historii naturalnej oznacza, że jeśli badacze nie będą prowadzić badań w dzień i w nocy, w różnych porach roku i nie skupią się na określonych częściach wielu różnych gatunków roślin, nieuchronnie przeoczą niektóre gatunki.
Dr Dan Warren, pracownik naukowy w Instytucie Ekologii Stosowanej Gulbali i były lider Sekcja Nauk o Środowisku i Informatykipodkreślił znaczenie inwestowania w kolekcje okazów: „Te kolekcje okazów mają kluczowe znaczenie dla odkrywania nowych gatunków i dokumentowania zmian różnorodności biologicznej, zarówno wynikających z działalności człowieka, jak i cykli naturalnych. Są niezbędnymi narzędziami do badań naukowych i biologii konserwatorskiej” – stwierdził. „Bez odpowiedniego wsparcia dla nich i osób, które je utrzymują, ryzykujemy utratę niezastąpionych informacji o gatunkach i ekosystemach, potencjalnie zanim je odkryjemy”.
„Te nowe gatunki ryjkowców stanowią część dziedzictwa naturalnego Japonii i choć pod względem ekologicznym są nadal słabo poznane, odkrycie i nazwanie ich jest pierwszym krokiem w kierunku zrozumienia ich biologii” – dodał Lewis. Obszary chronione, takie jak Park Narodowy Yanbaru, w którym znajdują się nowo odkryte zwierzęta A. japonicusmają zasadnicze znaczenie dla ochrony bogatej i endemicznej różnorodności biologicznej wyspy.
Odniesienie: „Era cybertaksonomii: mikrotomografia rentgenowska ujawnia tajemniczą różnorodność i ukrytą rzeźbę naskórka u Aphanerostethus Voss, 1957 (Coleoptera, Curculionidae)” autorstwa Jake’a H. Lewisa, Hiroaki Kojima, Miyuki Suenaga, Dimitrios Petsopoulos, Yusuke Fujisawa, Xuan Lam Truong i Dan L. Warren, 29 października 2024, ZooKlucze.
DOI: 10.3897/zookeys.1217.126626
