Búvárbiológusok legújabb fölfedezései

2018.06.18.
Búvárbiológusok legújabb fölfedezései
Néhány hete mutatta be az MTA Filmklubja a Budapest Inferno című filmet, amely a budapesti Molnár János-barlangban folytatott barlangbiológiai kutatásokról szól. A vizsgálatokat végző ELTE-s tudósok szerint a barlang a tudomány számára eleddig ismeretlen fajokat rejt, életközössége pedig általános evolúciós folyamatok modelljeként is értelmezhető.

A budai Molnár János-barlang eddig feltárt hat kilométeres, jórészt vízzel elöntött üregrendszerével Magyarország legnagyobb víz alatti barlangja. Nevét első kutatójáról, Molnár Jánosról kapta, aki a 19. században vegyészeti elemzéseket végzett a víz összetételéről, és ennek alapján helyesen arra következtetett, hogy a források mögött kiterjedt üregrendszer lehet. Ma a barlang fokozottan védett, és a barlangi búvárkodás talán legintenzívebben kutatott hazai üregrendszerének számít. Tényleges kiterjedéséről csak becslések vannak, feltárt hossza szinte hétről hétre növekszik. A barlang geológiai jellegzetességeinél csak egy dolgot ismerünk kevésbé: az élővilágát. A kezdetben hitt egyetlen bolharákfajnál ugyanis már biztosan sokkal összetettebb a lenti ökoszisztéma.

A barlangot feltáró búvárok már a kezdet kezdetén is látták, hogy vannak a vízben rákok, de ezeket a nem szakértő szem igen nehezen tudja elkülöníteni egymástól. „Aztán ahogy megpróbáltuk felmérni a barlangban honos bolharákok populációját, fokozatosan kiderült, hogy három bolharákfaj, a közönséges víziászka barlangi életmódhoz alkalmazkodott változata, illetve egy csiga is él lent” – mondta el Balázs Gergely, az ELTE Állatrendszertani és Ökológiai Tanszékének doktorandusza, aki két-három havonta merül kifejezetten biológiaiminta-gyűjtés céljából. Ilyenkor egy szippantó eszközzel csípi el a rákokat és a csigákat, amelyeket aztán különleges tartósítófolyadékban tárolnak, és további elemzésre elküldik őket a világ számos pontján dolgozó kollégáiknak.

A kutatómunkának ugyanis csak kis része zajlik a barlangban a víz alatt. A genetikai analízist a Floridai Nemzetközi Egyetemen végzik, az élőlények táplálkozását a massachusettsi Woods Hole Oceanográfiai Intézetben dolgozó Brankovits Dávid biogeokémikus (Balázs Gergely merülőtársa) vizsgálja izotópos módszerekkel, a morfológiai vizsgálatokat pedig maga Balázs Gergely végzi az ELTE-n. Hozzájuk csatlakozott Herczeg Gábor evolúcióbiológus, az ELTE TTK Biológiai Intézet Állatrendszertani és Ökológiai Tanszék egyetemi tanára. „Amikor Balázs Gergely a filmben is látott rákfajt felfedezte,

logikusnak tűnt, hogy összeadjuk az erőinket: ő hozza a tökéletes modellt, én pedig az evolúciós megközelítést.

Rendkívül biztató és kecsegtető kutatási projektben veszünk részt” – jellemezte munkájukat a professzor.

A kutatók a projekt keretében más barlangok élővilágát is vizsgálják. Arra a kérdésre keresik a választ, hogy egy evolúciós változás több egymástól független esetben is ugyanúgy zajlik-e le, mind az állatok külsejét, mind a genetikai állományát illetően. Ezeket a változásokat több párhuzamos rendszerben is tanulmányozzák: termál-kemoautotróf – tehát nem napfényből származó energiaforrású vizes – és nem vizes barlangokban egyszerre. „A nem vizes barlangoknak is egészen különleges az élőviláguk a teljes fényhiány és az állandó hőmérséklet miatt. A Molnár János-barlang különlegessége viszont éppen az, hogy egy hőforrásalapú kemoautotróf barlangról van szó. A hagyományos barlangok élővilágánál is eltűnik a pigmentáció, a látást pedig a tapintás veszi át. Az említett két típusú barlang között a legnagyobb különbség az, hogy a hagyományosaknál szerves tápanyagok mosódnak be a külvilágból, a kemoautotróf típusúaknál viszont az élőlények tápláléka a helyszínen keletkezik” – mondta Herczeg Gábor.

A Molnár János-barlang kutatásának jelentősége jóval túlmutat azon, hogy ismeretekre teszünk szert erről a konkrét víz alatti üregrendszerről, magyarázza Balázs Gergely.

A barlangi élővilág modellrendszerként is értelmezhető, hiszen a külvilágtól erősen izolált

(szigetként működik), a körülmények (a fénytartalom – ami nulla –, a hőmérséklet és a vízösszetétel) nagyon stabilak. Mindez lehetőséget ad a biológusoknak, hogy a fajkeletkezéstől a kolonizáció mechanizmusain át a táplálékhálózatok működéséig számos kérdést vizsgáljanak.

A barlangi életformák szerte a világon jellegzetesen különböznek felszíni rokonaiktól. A föld alatti életmód egyrészt különleges képességeket követel, másrészt számos, a felszíni környezetben elengedhetetlen jelleget szükségtelenné tesz. Az efféle extrém élőhelyeken élő állatok mindig is érdekesek voltak az evolúcióbiológusok számára. "Engem elsősorban a környezeti változatossághoz való adaptációk érdekelnek. Minden olyan, szélsőségesen különböző élőhely, ahol ugyanannak a fajnak populációi (vagy közeli rokon fajok) fordulnak elő, remek modellrendszerként szolgál e kérdés vizsgálatához – mondja Herczeg Gábor. - A vakbolharákoknak és a víziászkáknak vannak felszíni és barlangi populációik is. Amikor ezek meghódítanak egy barlangot (és erre vannak szlovéniai, magyarországi, sőt romániai példák is), akkor jellemzően eltűnnek a pigmentjeik és a szemük, hiszen ezek haszontalanná válnak, viszont kialakításuk és fenntartásuk rendkívül költséges. Tehát egy olyan mutáció, amely ezek kifejlődését gátolja, hirtelen előnyössé válik. Ellenben a tapogatás fontossága miatt a csápjaik és a lábaik megnyúlnak.”

Ezeket a jelenségeket már több fajnál is megfigyelték. Van azonban egy alapvető evolúciós kérdés, amelyet Herczeg Gábor a Molnár János-barlang (és a hozzá hasonló barlangok) élővilágát tanulmányozva igyekszik megválaszolni:

vajon miért marad meg a fenotípusos változatosság a populációkban,

Nem azt vizsgálják tehát elsősorban a kutatók, hogy a barlangokban valóban hosszabb lába van-e a bolharáknak (a válasz valószínűleg: igen), hanem hogy a barlangi populáció önmagán belül egyöntetűbb-e, mint a felszíni. Ez ugyanis a hipotézis, hiszen ha nincsenek meg a környezet apró különbségei, akkor az elmélet szerint már fixálódhat az ideális fenotípus. E projekt néhány hónapja indult. A kutatók az ELTE alagsorában igyekeznek jelenleg egy barlangi körülményeket modellező labort kiépíteni.

Fotó: Balázs Gergely, Sásdi Zsolt

Forrás: MTA