Barta Zoltán Bereczki Judit Kiss Johanna Nagy Dávid Nagy Nikoletta Andrea Rácz Rita Rosa Márta Erzsébet Szarkándi János Gergő
projekt kezdete
2015-01-01
projekt vége
2019-12-31
aktuális összeg (MFt)
28.512
FTE (kutatóév egyenérték)
10.55
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Az emberi utódgondozó rendszer gyors változásának lehetünk tanúi manapság: az utóbbi évtizedekben világszerte egyre több gyermeket szül egyedülálló anya. A nagyfejű csajkón Lethrus apterus végzett megfigyeléseink arra utalnak, hogy az utódgondozó rendszer ilyen gyors változása nem csak az embereknél fordul elő. Ez a bogárfaj kétszülős gondozással rendelkezik: a szülők levágott levelekből táplálék-golyócskákat készítenek a föld alatti fészeklyukban az utódok számára. Úgy tűnik azonban, hogy az utóbbi időben a szülői szerepek inkább a nőstények felé tolódtak el. Jelen pályázatban többféle kutatási módszert ötvözve ezt a jelenséget fogjuk vizsgálni, és főként azt akarjuk megérteni, hogy mely tényezők befolyásolják a szülői szerepek megosztását és annak változását. Egyrészt populációk közti vizsgálatokkal tervezzük összehasonlítani a genetikai differenciálódást a viselkedési különbségekkel. Másrészt a bogarak eredeti élőhelyén kivitelezett kísérletek egy sorozatában azt vizsgáljuk majd, hogy a biotikus és abiotikus környezeti hatások változása hogyan befolyásolhatja a szülői szerepeket. Harmadrészt, hogy megértsük a különböző tényezők földfelszín alatti viselkedésre gyakorolt hatását, egy laboratóriumi populációt állítunk fel speciális plexiüveg falú tárolókban, ahol a felszín alatti szülői szerepeket tudjuk majd megfigyelni.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Olyan konkrét kérdéseket tervezünk vizsgálni, amelyek segíthetik megérteni a szülők közötti munkamegosztás evolúcióját. Egyrészt vizsgálni fogjuk a populációk közötti viselkedésbeli változatosságot, és ennek a változatosságnak a kapcsolatát a környezetbeli és genetikai különbségekkel. Másrészt vizsgáljuk a biotikus és abiotikus környezetnek a nemek szülői gondoskodási mintázatát befolyásoló hatásait.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A nemrokon egyedek közötti együttműködés, mint például a szülők közös utódnevelése, még mindig az egyik legnagyobb evolúcióbiológiai talány. Pályázatunkban ezt az igen időszerű témát egy olyan könnyen manipulálható rendszerben tervezzük vizsgálni, ahol a szülők különböző szerepekre specializálódtak, de flexibilitást mutatnak a specializálódásban. Ez egy kivételes lehetőség arra, hogy a szülők közötti együttműködés kialakulását és fennmaradását jobban megértsük. Arra számítunk, hogy az eredmények nem csak a tudományos közösség, hanem a közvélemény érdeklődését is fel fogják kelteni.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Évszázadokon keresztül a szülők közös utódnevelése volt az utódgondozás általános formája az emberi társadalmakban. Az elmúlt évtizedekben azonban egyre több gyermek születik egyedülálló anyától. Például manapság 10-ből hat, a korai 20-as éveiben szülő anya egyedülálló az Egyesült Államokban. Ezt az eltolódást általában a nők társadalmi és gazdasági helyzetének változásával magyarázzák. A kétszülős utódgondozás azonban nem csak az emberekre jellemző. Míg a legtöbb emlősnél a nőstény gondoz, addig a két szülő közös gondozása a leggyakoribb a madaraknál, és a kétszülős gondozás a gerinctelenek körében is előfordul. Továbbá a nemek gondozási hozzájárulásának változása az állatoknál is megfigyelhető. Jelen pályázatunk célja egy olyan bogárfaj, a nagyfejű csajkó, vizsgálata, ahol a megfigyelések arra utalnak, hogy az utóbbi időben megnőtt a nőstények hozzájárulása az közös utódneveléshez. Terepi és laboratóriumi kísérletek sorozatával arra keressük a választ, hogy milyen tényezők irányíthatják ezt a változást. Azt tervezzük vizsgálni, hogy önmagában a bogarak természetes élőhelyének megváltozása, vagy azon változások, amelyeket e környezeti változások válthattak ki, vezetnek-e a nőstények megnövekedett hozzájárulásához. Például azt várhatjuk, hogy az olyan populációkban, ahol az egyedek jóval zsúfoltabbak az élőhelyük beszűkülése miatt, ott a hímeknek többet kell a földalatti fészkük védelmébe fektetni, és így kevesebb idejük marad az utódgondozásra. A javasolt kutatás érdekes és időszerű, mivel azt fogjuk vizsgálni, hogy az embereknél ható meglehetősen összetett társadalmi és kulturális tényezőkön kívül milyen más tényezők okozhatnak hasonló eltolódást a szülői viselkedésben.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. We are witnessing a rapid change in the human parental care system: more and more children are born by single women worldwide in the last decades. Our observations in a beetle species, the Lethrus apterus, suggest that such quick changes are not unique to humans. This species have biparental care; the parents prepare food balls from cut leaves in their underground nest burrow for the offspring. However, it seems that the parental roles shifted more toward the females recently. In the current proposal we plan to investigate this phenomenon, and in particular, we strive to understand which factors may influence the parental role division and its change by combining several research methods. First, in a cross-population study we compare genetic differentiation with behavioural differences. Second, in a series of experiments carried out in the original habitat of the beetles, we study how changes in biotic or abiotic environmental factors may influence parental roles. Third, to understand the effects of factors on the underground behaviour of the sexes, we set up a laboratory population in special containers with plexiglas walls where the underground parental roles will be observable.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. We study specific questions that may help in understanding the evolution of parental role division. In particular we (i) investigate behavioural variation between populations and its relationship to environmental and genetic differences, and (ii) study experimentally the effects of biotic and abiotic environment on behavioural patterns in parental care of the sexes.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Cooperation between unrelated individuals, such as the joint care of the parents for their offspring, is still one of the major enigma in evolutionary biology. We investigate this hot topic in an easily manipulable system where the sexes are specialized to different tasks, however, show flexibility in this specialization. This seems to be a unique opportunity to deepen our understanding on the emergence and maintenance of cooperation between the parents. We anticipate that the results will raise the interest not only of the scientific community but also the public.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Shared care by the male and the female was the general form of parental care in humans for centuries. In the recent decades, however, more and more children are born by unmarried women. For example nowadays six out of 10 women who give birth in their early 20s are unmarried in the US. This shift is usually explained by the changes in the socio-economic status of women. Biparental care is not unique to humans; while in most mammals the female parent is caring for the young, shared care by both parents is the commonest form of care in most bird species and it can be also found in some invertebrates. Furthermore, recent changes in the contribution of the sexes to the care also occur in animals. In this proposal we aim to investigate a beetle species where observations suggest that the contribution of females to the joint effort of childcare increased recently. In a series of field and laboratory studies we strive to understand what factors may govern this change. We aim to investigate whether changes in the natural habitat of the beetles per se, or changes caused by these environmental changes lead to the higher female contribution. For example, we may expect that in populations where the animals are more crowded because of habitat shrinking, males have to invest more in defence of their nest burrow from other males, and therefore they have less time for childcare. This research is interesting and timely because we will show how other factors than the rather complex social and cultural factors acting in humans may cause similar shifts in parental behaviour.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A kétszülős utódgondozás az egyik leggyakoribb formája a nemrokon egyedek közötti kooperációnak, azonban ezen kooperáció evolúciója még mindig nem teljesen ismert. Ebben a projektben egy kétszülős utódgondozású bogárfajt, a nagyfejű csajkót (Lethrus apterus) használva modellrendszerként hozzájárultunk a szülői kooperációt befolyásoló faktorok megismeréséhez. Vizsgáltuk, hogy a felnőttkori ivararány és az egyedsűrűsége hogyan befolyásolhatja az utódgondozást és a szaporodási sikert. Vizsgáltuk a hímek közötti kompetíciót és a pre- és posztkopulációs szexuálisan szelektált jellegeket a hímekben. A szaporodási befektetés és az immunitás közötti összetett összefüggéseket írtunk le a hímekben és a nőstényekben. Lépéseket tettünk az inotocin (a rovar oxitocin/vazopresszinszerű neuropeptid) szerepének feltárására a szaporodásban. Leírtuk a nemek eltérő mozgási mintázatát, amelyek összefügghetnek a különféle szerepekre való specializációval. Kifejlesztettünk új mikroszatellit lokuszokat, amelyeket apasági elemzésekhez és a faj közelmúltbeli evolúciós történetének feltárásához használunk. Azt is vizsgáltuk, hogy a táplálékgyűjtés korlátozása milyen hatással van a szülői viselkedésre és a szaporodási sikerre. Összefoglalva, a projekt a tudományos publikációk mellett ismereteket szolgáltatott a faj védelméhez is és tudományos képzési lehetőséget nyújtott mind egyetemi, mind posztgraduális hallgatók számára.
kutatási eredmények (angolul)
Biparental care is one of the most common form of cooperation between unrelated individuals, however, the evolution of this cooperation is still not fully understood. In this project using a biparental beetle species, the Lethrus apterus as a model system, we contributed to the understanding of factors influencing parental cooperation. In particular, we shoved how adult sex ratio and density of the individuals may influence parental care and reproductive success. We investigated male-male competition and pre- and postcopualtory sexually selected traits in males. We described complex relationships between reproductive investment and immunity in males and females. We made advances to reveal the role of inotocin (the insect oxytocin/vasopressin-like neuropeptide) in reproduction. We described the different movement pattern of sexes that may be related to the different role specialization. We developed new microsatellite loci that are used for paternity analyses and to reveal the recent evolutionary history of the species. We also investigated the effect of limited food collection on parental behaviour and reproductive success. In conclusion, besides scientific publications the project also provided knowledge to the conservation of the species and gave scientific training for under- and postgraduate students.
Rosa M; Barta Z; Fülöp A; Székely T; Kosztolányi A: Az ivararány és az egyedsűrűség hatása a nagyfejű csajkó utódgondozó viselkedésére [The effect of sex ratio and density on parental care of L. apterus], 17th Conference of the Hungarian Ethological Society, Dobogókő, p. 51, 2015
Rácz R; Kosztolányi A; Bereczki J; Barta Z: A nagyfejű csajkó (Lethrus apterus) párzási rendszerének vizsgálata mikroszatellit markerek segítségével [Investigating the mating system of L. apterus using microsat...], 17th Conference of the Hungarian Ethological Society, Dobogókő, p. 48, 2015
Rácz R.; Bereczki J.; Kosztolányi A.; Horváth A.; Sziráki S.; Barta Z.: Additional polymorphic microsatellite loci for detailed population genetic studies of Lethrus apterus (Coleoptera: Geotrupidae), Acta Zoologica Academiae Scientiarum Hungaricae, submitted, 2017
Vincze O.; Kosztolányi A.; Barta Z.; Küpper C.; Alrashidi M.; Amat J.A.; Argüelles Ticó A.; Burns F.; Cavitt J.; Conway W.C.; Cruz-López M.; Desucre-Medrano A.E.; dos Remedios N.; Figuerola J.; Galindo-Espinosa D.; García-Peña G.E.; Del Angel S.G.; Gratto-Trevor C.; Jönsson P.; Lloyd P.; Montalvo T.; Parra J.E.; Pruner R.; Quei P.; Liu Y.; Saalfeld S.T.; Schulz R.; Serra L.; St Clair J.J.H.; Stenzel L.E.; Weston M.A.; Maï Y.; Zefania S.; Székely T.: Parental cooperation in a changing climate: fluctuating environments predict shifts in care division, Global Ecology and Biogeography, accepted, 2017
Rosa M.E.; Barta Z.; Kosztolányi A.: A testméret hatása a betolakodó hímek kompetíciós sikerére a nagyfejű csajkónál (Lethrus apterus) [The effect of body size on competitive success of intruder males], 18th Conference of the Hungarian Ethological Society, Debrecen, p. 60, 2016
Vincze O.; Kosztolányi A.; Barta Z.; Küpper C.; Alrashidi M.; Amat J.A.; Argüelles Ticó A.; Burns F.; Cavitt J.; Conway W.C.; Cruz-López M.; Desucre-Medrano A.E.; dos Remedios N.; Figuerola J.; Galindo-Espinosa D.; García-Peña G.E.; Del Angel S.G.; Gratto-Trevor C.; Jönsson P.; Lloyd P.; Montalvo T.; Parra J.E.; Pruner R.; Quei P.; Liu Y.; Saalfeld S.T.; Schulz R.; Serra L.; St Clair J.J.H.; Stenzel L.E.; Weston M.A.; Maï Y.; Zefania S.; Székely T.: Parental cooperation in a changing climate: fluctuating environments predict shifts in care division, Global Ecology and Biogeography, 26, 347-358., 2017
Rosa M.E.; Barta Z.; Kosztolányi A.: Willingness to initiate a fight but not contest behaviour depends on intruder size in Lethrus apterus (Geotrupidae), Behavioural Processes, under revision, 2018
Rosa M.E.; Kiss J.; Barta Z.; Kosztolányi A.: Size-dependent investment in tusk length, testis size and sperm length in a biparental geotrupid beetle, Journal of Zoology, revision submitted, 2019
Kiss J.; Németh Z.; Kosztolányi A.; Barta Z.: Differences in activity and movement of sexes during the breeding season in a biparental beetle, the Lethrus apterus [in Hungarian], 20th Conference of the Hungarian Ethological Society, Kolozsvár, p. 34, 2018
