Owady to największa grupa zwierząt. Są w stanie przetrwać w prawie każdym środowisku, od pustynnych obszarów Afryki, przez łąki stref umiarkowanych po wieczną zmarzlinę w regionach arktycznych. Sukces wynika z ich imponującej tolerancji na stres środowiskowy, a jednym z nich jest odporność na niskie temperatury. Układ neuroendokrynny i jego cząsteczki, takie jak neuropeptydy i aminy biogenne, odgrywają kluczową rolę w regulacji procesów fizjologicznych i behawioralnych u owadów, bezpośrednio wpływając na przetrwanie w stresie temperaturowym. 

W projekcie oceniamy rolę układu neuroendokrynnego w odpowiedzi na stres niskiej temperatury (0 ° C) u modelowego gatunku chrząszczy – Tenebrio molitor L. Jest on gatunkiem podatnym na zamarzanie, który nie jest wstanie przetrwać temperatury poniżej punktu przechłodzenia (tzw. Supercooling point) a co za tym idzie nie toleruje on zamarzania. Ponieważ wartości SCP T. molitora są bardzo zmienne, w zakresie od -1,5 do -24,3 ° C, w pierwszym kroku określiliśmy podstawowe parametry reakcji na stres niskiej temperatury (punkt przechłodzenia [SCP], czas regeneracji po śpiączce „lodowej” (ang. chill coma) [CCR], najniższa śmiertelna temperatura [LLT]). Po określeniu wyżej wymienionych parametrów wykonujemy mikrochirurgiczną izolację ośrodkowego układu nerwowego [OUN] (mózg i brzuszny łańcuszek nerwowy) i oceniamy zmiany w transkryptomie każdej części OUN 

Zakładamy, że większość zmian będzie widoczna w neurohormonach diuretycznych, antydiuretycznych i metabolicznych (np. CAPA, kininy, ILP i AKH). Zatem po analizie transkryptomicznej wybrane neuropeptydy zostaną wstrzyknięte chrząszczom i ponownie zostaną zmierzone podstawowe parametry odpowiedzi na stres zimna w celu oceny, czy neuropeptydy na nie wpływają. 

Głównym celem projektu jest ustalenie, w jaki sposób układ neuroendokrynny kontroluje reakcję na stres zimna u chrząszczy. Uzyskane wyniki pozwolą także lepiej zrozumieć mechanizmy krioprotekcyjne u owadów jako takich. Otrzymana wiedza może być także w przyszłości wykorzystana do opracowania nowych sposobów walki z gatunkami inwazyjnymi obserwowanymi z powodu zmian klimatu, a co za tym idzie pojawiania się nowych dostępnych dla nich nisz ekologicznych.  

Publikacje:  

• Lubawy, J., Chowański, S., Adamski, Z. et al. Mitochondria as a target and central hub of energy division during cold stress in insects. Front Zool 19, 1 (2022). https://doi.org/10.1186/s12983-021-00448-3 
• Lubawy, J., Hornik, J. The effect of B-type allatostatin neuropeptides on crosstalk between the insect immune response and cold tolerance. Sci Rep 12, 20697 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-25235-w  

https://projekty.ncn.gov.pl/opisy/459629-pl.pdf