Številka pogodbe:

N1-0119

Oddelek:

Oddelek za biologijo

Tip projekta:

ARIS

Vrsta projekta:

ERC

Vloga na projektu:

Vodilni

Financiranje:

Trajanje:

01.11.2020 - 31.10.2022

Vrednost ARRS FTE:

0.98 FTE

Vrednost projekta skupaj:

0.98 FTE

Vodja projekta na BF:

Cerkvenik Uroš

Vsebinski opis projekta

Projekt sloni na odkritju zaznave polarizacijske svetlobe pri koruzni vešči (Ostrinia nubilalis). Polarizacija je lastnost transverzalnega valovanja (nihanje pravokotno glede na smer širjenja), kot je na primer svetloba. Če tako valovanje niha pretežno v določeni smeri, pravimo, da je (linearno) polarizirano v tej smeri. Svetloba se, na primer, vodoravno polarizira pri odboju od vode ali kakšnega drugega bleščečega predmeta. Trenutno, je znanje o zaznavanju polarizirane svetlobe omejeno le na eno nočno veščo (O. nubilalis), za katero pa se še ne ve, če polarizacija sproži tudi vedenjski odziv. V našem projektu bomo polarizacijski vid in odzivnost fotoreceptorjev na magnetno polje raziskali še pri glagolski sovki (Autographa gamma), vešči Spodoptera litoralis, in metuljih kot sta osatnik (Vanessa cardui) in monarh (Danaus plexippus).

Nočni vid je pri žuželkah slabo raziskan in omejen le na majhno število vrst, delno tudi zaradi tehnično zahtevnih poskusov. Oko nočnih žuželkah, vključno z veščami, ima tako imenovano superpozicijsko optiko. Ta zasnova premosti omejitve majhnih leč sestavljenih oči tako, da svetloba, ki vstopi v oko skozi posamezne omatidije tvori enotno in pokočno sliko na mrežnici. V nasprotju imajo dnevne žuželke sestavljeno oko z apozicijsko optiko, kjer omatidiji na mrežnici tvorijo veliko število na glavo obrnjenih slik. Raziskave oči nočnih metuljev iz družine Sphingidae (vešci) so pokazale, da lahko te živali vidijo barve tudi v mraku, ko človeško oko barv ne zazna več. Poleg tega, pa je nedavna raziskava na nočno aktivni koruzni vešči dokazala tudi, da so le te zelo občutljive na polarizacijo svetlobe. Polarizacijski receptorji (PR) so bili najdeni tako v dorzalnem obroču sestavljenega očesa (angl. dorsal rim area/DRA), kot tudi v ventralni mrežnici. Receptorji v DRA najverjetneje sodelujejo pri zaznavi in prepoznavi polarizacijskega vzorca neba in navigaciji, čeprav je le malo raziskav na to temo. Polarizacijski receptorji v ventralni mrežnici pa najverjetneje sodelujejo pri ventralnem polarizacijskem vidu (VPV).

Vloga VPV pri veščah je docela neznana in bi lahko omogočala tako polarizacijsko-vodeno navigacijo, kot tudi zaznavanje objektov in vodnih teles. Vendar pa so PR v VPVju visoko občutljivi le na navpično polarizirano svetlobo in tako neprimerni za popolno analizo polarizacije, ki zahteva par vodoravno in navpičnih PR. Zato predpostavljamo, da bi VPV lahko sodeloval pri zaznavi magnetnega polja. Zemeljsko magnetno polje je namreč zelo šibko in ga je mogoče zaznati le z velikim številom senzorjev, ki signal dvignejo nad zaznavni prag. Ventralna mrežnica, ki jo sestavlja veliko število prostorsko razporejenih in polarizacijsko občutljivih fotoreceptorjev, je tako idealen substrat za magnetorecepcijo, če PR vsebujejo tudi magnetno občutljive molekule, kot so na primer kriptokromi. Za slednje so namreč pri ptičih dokazali, da sodelujejo pri svetlobno-pogojeni zaznavi magnetnega polja.

 

Sestava projektne skupine



Faze projekta in njihova realizacija

 

1. Indentifikacija retinalnega substrata za barvni in polarizacijski vid

1.1 Anatomska karakterizacija foroteceptorjev

1.2 Elektrofiziološka karakterizacija fotoreceptrojev

1.3 Mapiranje karakteriziranih receptorjev

2. Razvoj poskusnih naprav za študij magnetorecepcije s sočasnim multimodalnim vidnim draženjem (intenziteta, spektralna odvisnost, polarizacija)

3. Testiranje odziva polarizacijsko občutljivih fotoreceptrojev na lokalizirano agnetno polje različnih intenzitet in usmerjenosti (elektrofiziološke meritve)