Recenzja 1

Dr hab. Joanna Rutkowska
Instytut Nauk o Środowisku
Uniwersytet Jagielloński
ul. Gronostajowa 7, 30-387 Kraków
tel.: 012 664 5199
fax: 012 664 6912
e-mail: [email protected]
Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Łukasza Ołdakowskiego
"Stres oksydacyjny jako koszt reprodukcji u nornicy rudej Myodes glareolus"
Formalne aspekty rozprawy
Recenzowana praca doktorska powstała pod opieką Pana Profesora Jana R. E. Taylora na
Uniwersytecie w Białymstoku. Badania prowadzone były we współpracy z grupą Profesora
Pawła Kotei z Uniwersytetu Jagiellońskego w Krakowie, a finansowane z grantu Narodowego
Centrum Nauki przyznanego Profesorowi J. R. E. Taylorowi. W rozprawie nie znalazłam
informacji na temat akceptacji badań przez odpowiednią komisję etyczną. Chociaż
zamieszczanie tego typu informacji w pracy doktorskiej nie jest wymogiem formalnym,
myślę że powinno być dobrym zwyczajem.
Rozprawa ma streszczenie (napisane tylko w języku Polskim), ogólny wstęp i wspólny opis
zwierząt i metod wykorzystanych w pracy. Następnie są trzy rozdziały prezentujące spójne
tematycznie, ale niezależne eksperymenty, a opis każdego z nich ma strukturę maszynopisu
publikacji naukowej. Ostatni rozdział – podsumowanie – ma dwie strony i jest de facto
skróconym powtórzeniem streszczenia. W sumie, rozprawa liczy 92 strony, zawiera 11 tabel i
11 rycin, cytuje 142 publikacje naukowe, z których wszystkie są anglojęzyczne.
Pierwsza praca eksperymentalna zamieszczona w rozprawie ukazała się drukiem w 2012 roku
w Journal of Experimental Biology i była dotychczas cytowana ponad 20 razy. Moim
zdaniem fakt opublikowania tej części wyników pracy doktorskiej powinien być podany
wprost w tekście rozprawy, a nie wynikać z załączonego osobno Curriculum Vitae
Doktoranta. Pozwoliłoby to na lepsze uwypuklenie dużej wagi wyników, uzyskanych w toku
przygotowywania rozprawy doktorskiej, dla światowego stanu wiedzy o kosztach reprodukcji.
Pozwoliłoby również na łatwiejsze odnoszenie się do tych wyników w kolejnych częściach
rozprawy.
Ocena naukowego znaczenia rozprawy
Istnienie kompromisów ewolucyjnych, zwłaszcza tych związanych z wysiłkiem
reprodukcyjnym jest niezaprzeczalnym faktem, dobrze udokumentowanym w literaturze.
Jednym z sugerowanych bezpośrednich mechanizmów fizjologicznych stojących za kosztami
reprodukcji jest stres oksydacyjny. Wysiłek reprodukcyjny prowadzi do podniesienia
metabolizmu tlenowego, a ten z kolei generuje powstawanie reaktywnych form tlenu. Wydaje
się zatem bardzo logiczne, iż przy braku wystarczających zasobów przeznaczonych na
mechanizmy obronne, uszkodzenia oksydacyjne powinny akumulować się u osobników o
podniesionym wysiłku reprodukcyjnym. Hipoteza ta, zaproponowana przez Harshmana i jego
współpracowników w 2001 roku (i wsparta ich badaniami na muszce owocowej), była często
przytaczana, ale do niedawna nie istniały odpowiednio mocne prace empiryczne które
weryfikowałyby jej aktualność dla kręgowców. Przedłożona do recenzji rozprawa doktorska
jest pod tym względem unikatowa.
Do najważniejszych zalet zastosowanego w rozprawie podejścia badawczego należą: (i)
wykorzystanie samic nornicy rudej pochodzących z eksperymentu selekcyjnego
prowadzonego w kierunku maksymalnego tempa metabolizmu tlenowego, dzięki czemu część
samic miała wrodzoną skłonność do wyższego tempa metabolizmu; (ii) porównanie grupy
samic nie rozmnażających oraz dwóch grup o zróżnicowanym wysiłku reprodukcyjnym,
przez co możliwe było zbadanie wpływu reprodukcji per se na analizowane parametry
fizjologiczne; (iii) analiza wielkości narządów samic potwierdzająca ponoszenie przez nie
znaczących kosztów metabolicznych wynikających z manipulacji eksperymentalnych; (iv)
kompleksowa analiza uszkodzeń oksydacyjnych w kilku narządach, a w wypadku dwóch prac
uzupełniona o analizy enzymów odpowiedzialnych za ochronę przeciw reaktywnym formom
tlenu; (v) pomiary samic pozyskanych bezpośrednio z natury, a przez to lepsze powiązanie
uzyskanych wyników z realiami życia obiektu badawczego. Na pochwałę zasługują też
zastosowane układy eksperymentalne, metody laboratoryjne, znacząca wielkość prób i sposób
przeprowadzenia analiz statystycznych.
W pierwszym eksperymencie badane samice zostały zróżnicowane pod względem wysiłku
reprodukcyjnego: mogły urodzić zero, jeden lub dwa mioty. Uzyskane w tej pracy wyniki
były drugim w literaturze stwierdzeniem faktu obniżenia uszkodzeń oksydacyjnych w czasie
reprodukcji u dzikiego gatunku zwierzęcia. W kolejnym eksperymencie manipulacja
wysiłkiem reprodukcyjnym osiągnęła maksymalny, najwyższy z możliwych poziom – samice
wychowywały cztery eksperymentalnie powiększone mioty jednocześnie będąc w kolejnych
ciążach. Trudno wyobrazić sobie większe obciążenie wysiłkiem reprodukcyjnym. Jednak
również w tym wypadku okazało się iż reprodukcja nie powoduje podniesienia poziomu
uszkodzeń oksydacyjnych. W trzeciej pracy analogicznym analizom markerów stresu
oksydacyjnego poddane zostały dziko żyjące samice o różnym statusie reprodukcyjnym i
wieku. Również w tym wypadku wyniki wskazują na to, że rozród nie podnosi, a nawet, że
może obniżać poziom uszkodzeń oksydacyjnych. Reasumując, rozprawa Pana Łukasza
Ołdakowskiego za pomocą znakomicie zaplanowanych badań, w sposób jednoznaczny
falsyfikuje hipotezę iż stres oksydacyjny mediuje koszty reprodukcji.
Uwagi krytyczne i pytania
We wstępie obecny jest lekki chaos dotyczący przytaczanych wyników prac innych autorów.
Na przykład, pierwszy akapit na stronie 11, nie dotyczy tylko ptaków, ale wszystkich zwierząt
u których jedna z płci jest jaskrawiej ubarwiona. Należą do nich gupiki, które były obiektem
cytowanej tu pracy Pike et al. 2007. Przy okazji, lektura wstępu podsuwa pytanie czy fakt
obserwowania dodatniego lub ujemnego wpływu wysiłku reprodukcyjnego na poziom stresu
oksydacyjnego zależy od grupy systematycznej która była obiektem badań. Innymi słowy, czy
z dotychczasowych prac wynika, że u ptaków taki efekt może występować częściej niż u
ssaków?
W pracy niedopracowana jest kwestia przeciwutleniaczy pochodzenia zewnętrznego, tj., tych
pozyskiwanych z pokarmem. We wstępie Autor pisze o powstałych w toku ewolucji
mechanizmach obronnych i jednym tchem wylicza zarówno przeciwutleniacze enzymatyczne
jak i witaminę E i karotenoidy. W opisie ogólnych metod Autor podaje, iż eksperymentalne
nornice były żywione standardową karmą dla gryzoni bez antyoksydantów jako środków
konserwujących i że karma zawierała witaminę E w określonej dawce. W moim odczuciu te
informacje są niewystarczające, bo nie wynika z nich czy i jaka ewentualnie była zawartość
antyoksydantów innych niż witamina E, a nie będących konserwantami.
Znaczenie przeciwutleniaczy pozyskiwanych w diecie nie pojawia się nigdzie w dyskusji
wyników. Tymczasem, ich zwiększona konsumpcja (proporcjonalna do większego pobierania
pokarmu) przez samice o podniesionym wysiłku reprodukcyjnym mogłaby częściowo
tłumaczyć dlaczego osobniki te nie miały podniesionego poziomu uszkodzeń oksydacyjnych.
Proszę Doktoranta o przeanalizowanie, czy mogłoby to tak działać i podanie jakie są
argumenty przemawiające za i przeciw takiej możliwości.
W trzeciej pracy empirycznej Doktorant stwierdził, iż w wypadku samic po reprodukcji,
starsze z nich (przezimki) miały poziomy uszkodzeń oksydacyjnych lipidów i białek podobne
lub niższe niż młode samice. Czy mogłoby to być wytłumaczone tym, iż osobniki ze starszej
kohorty obciążone najwyższymi uszkodzeniami nie przeżyły zimy, a przez to osobniki które
zostały odłowione, miały średnio niższy poziom uszkodzeń?
Główne przesłanie pracy jest jasne – stres oksydacyjny nie jest fizjologicznym mechanizmem
kosztów reprodukcyjnych u ssaków/nornic. Jednoznaczna falsyfikacja postawionej hipotezy
zamyka kwestię z punktu widzenia metodologii naukowej. Natomiast z punktu widzenia
analizowanego zagadnienia, czyli kompromisów ewolucyjnych dotyczących strategii
życiowych organizmów, czytelnik pozostaje bez odpowiedzi, co może mediować koszty
reprodukcji. Jestem rozczarowana faktem, że w podsumowaniu rozprawy Autor nie omówił
znaczenia swoich wyników w szerszym kontekście, nie zaproponował też dalszych
perspektyw badawczych. Proszę o rozszerzenie tego wątku podczas obrony pracy.
Uwagi, co do których nie oczekuję wyjaśnień gdyż niezależnie od odpowiedzi, nie mają one
znaczenia dla interpretacji głównych wyników. (i) Z tabeli na stronie 29 wynika, że masa
wątroby uwikłana jest w istotną interakcję między liczbą miotów a grupą selekcyjną. W
związku z tym, z formalnego punktu widzenia efekt liczby miotów nie powinien być
bezpośrednio interpretowany. (ii) W drugim eksperymencie, w niektórych analizach pojawia
się istotny efekt pokolenia selekcyjnego. Nie zostało jednak nigdzie podane, czy analizy
biochemiczne markerów oksydacyjnych były przeprowadzane jednocześnie dla wszystkich
prób, a zatem nie wiadomo czy wykazane różnice mają znaczenie biologiczne.
Komentarz edytorski
Z technicznego punktu widzenia rozprawa przygotowana jest bardzo starannie; tekst jest
napisany bezbłędną polszczyzną. Wykresy są estetyczne i zachowują tą samą formę graficzną
w całej pracy. Taka staranność dodatkowo utwierdza czytelnika w przekonaniu, iż same
badania i analizy laboratoryjne przeprowadzone były w sposób zachowujący najwyższe
standardy. Moje drobne uwagi edytorskie mają marginalne znaczenie.
- Niezręczność stylistyczna w stwierdzeniu „ hodowli selekcyjnej na maksymalne tempo…”
(strona 5).
- Nazwisko Lessells (w pracy Lessells & Boag 1987) jest w tekście pracy i w spisie literatury
napisane z błędem.
- Błąd w roku pracy Gunderson w tekście pracy i spisie literatury.
- Niezgodność rodzaju w zdaniu „Zależność pomiędzy …” (strona 41).
Wniosek końcowy
Podsumowując, stwierdzam, iż przedłożona przez mgr Łukasza Ołdakowskiego rozprawa
doktorska pod tytułem „Stres oksydacyjny jako koszt reprodukcji u nornicy rudej Myodes
glareolus” zawiera oryginalne rozstrzygnięcie jednego z ważniejszych problemów
naukowych biologii ewolucyjnej, a przez to stanowi znaczący dorobek w zakresie nauk
biologicznych. Rozprawa w pełni spełnia wymogi stawiane pracom doktorskim przez
obowiązujące w Polsce prawo dotyczące stopni i tytułów naukowych. W związku z tym
wnioskuję do Rady Wydziału Biologiczno – Chemicznego Uniwersytetu w Białymstoku o
dopuszczenie mgr Łukasza Ołdakowskiego do dalszych etapów przewodu doktorskiego.
Kraków, 26 sierpnia 2015