Uppgötvaði harðasta efnið í lífheiminum við kóngulóarannsóknir

„Það er mikill misskilningur að köngulær séu hættulegar eða til nokkurra vandræða. Þær losa okkur við alls konar leiðindaskordýr,“ segir Ingi Agnarsson, lektor í dýrafræði við Háskóla Íslands. Ingi státar af um 30 ára reynslu af rannsóknum á þessum áttfættu lífverum víða um heim og hefur m.a. uppgötvað fjöldamargar nýjar kóngulóartegundir. Hann rannsakar einnig köngulóarsilki og uppgötvaði sterkasta og teygjanlegasta efnið í lífheiminum, silki barkarköngulóar Darwins sem hann og samtarfsmaður lýstu til heiðurs Darwin 150 árum eftir útgáfu hins fræga rits Uppruna tegundanna. Ný rannsókn sem Ingi vann að ásamt samstarfsfólki, þar sem genamengi tegundarinnar er skoðað, bendir til þess að styrkleiki og teygjanleiki silkisins tengist einstakri prótínsamsetningu þess.

Ingi hóf störf við Líf- og umhverfisvísindadeild HÍ í upphafi árs eftir að hafa numið og starfað í útlöndum í nærri aldarfjórðung, en síðast starfaði hann sem dósent við Háskólann í Vermont. Líffræðin hefur verið hluti af lífi hans frá blautu barnsbeini. „Ég fæddist í raun með brennandi áhuga á líffræði og ég var fimm ára þegar ég tók þá ákvörðun og lýsti því yfir að ég ætlaði að verða líffræðingur, annaðhvort sérfæðingur á safni eða prófessor! Síðan hef ég aldrei litið til baka og notið þeirra forréttinda allt mitt líf að vita akkúrat hvað ég vildi og hvert ég stefndi. Þetta liggur kannski í genunum þar sem pabbi, afi, og langafi voru allir líffræðingar,“ segir Ingi en faðir hans, Agnar Ingólfsson, og afi, Ingólfur Davíðsson, störfuðu báðir við HÍ. „Merkilegt nokk slapp bróðir minn, Torfi, við þessi líffræðigen,“ segir Ingi glettinn.

Fékkst við félagshegðun kóngulóa í doktorsnámi

Ingi lauk BS-námi líffræði frá Háskóla Íslands árið 1995 og starfaði við Náttúrufræðistofnun áður en hann hélt utan til Bandaríkjanna þar sem hann stundaði framhaldsnám við George Washington University og Smithsonian-stofnunina, þaðan sem hann auk doktorspróf árið 2004. „Ég nam svokallaða flokkunarfræði, þ.e. bæði skyldleikagreiningu og nafngiftarfræði. Þessi fög snúast um fjölbreytileika lífs á jörð, uppgötvun og lýsingu nýrra tegunda og að skilja hvernig lífverur tengjast í lífsins tré,“ segir Ingi.

Doktorsverkefni Inga snerist um flokkunarfræði einnar stærstu köngulóafjölskyldunnar, sem nefnist slútkóngulær (Theridiidae), en þar einblíndi hann á þróun félagshegðunar. Flestir tengja eflaust kóngulær fremur við árásargirni og grimmd en við félagshegðun. „Ég sýndi fram á að félagshegðun hefur þróast margsinnis meðal köngulóa en félagsköngulær virðast lenda á „þróunarfræðilegum blindgötum“, þ.e. félagstegundir myndast en deyja fljótt út að því er virðist vegna innræktunar sem rekja má til félagshegðunarinnar,“ útskýrir Ingi. 

Áhugi Inga á áttfætlunum kviknaði ekki í doktorsnámi heldur fyrr, nánar tiltekið í störfum hans hjá Náttúrufræðistofnun áður en hann hélt til framhaldsnáms í Bandaríkjunum. „Ég var þar að vinna með Erling Ólafssyni skordýrafræðingi og hann fól mér það verkefni að greina kóngulær og gera grein fyrir útbreiðslu og fjölbreytileika þeirra á Íslandi,“ segir Ingi en afrakstur þeirrar vinnu birtist m.a. í Fjölriti Náttúrufræðistofnunar 1996. 

Hefur uppgötvað aragrúa tegunda

Ingi segist aðspurður hafa farið um mjög vítt um svið í sínum rannsóknum en þráðurinn sem tengi þær saman sé áhugi hans á að átta sig á líffræðilegum fjölbreytileika köngulóa á jörðinni. „Ég hef því ferðast um allan heim og uppgötvað aragrúa af nýjum tegundum, lýst slatta af þeim og komið að bæði þróunarfæðilegum og vistfræðilegum rannsóknum sem miða að því að öðlast betri skilning á bæði þróun fjölbreytileika í gegnum hundruð miljóna ára í sögu jarðar og núverandi fjölbreytileika og mati á honum,“ segir Ingi. Hann hefur ma. sinnt rannsóknum og starfað á Madagaskar, í Suður-Afríku, Púertó Ríkó, Slóveníu, Kanada, Frönsku Gvæjana og Bandaríkjunum. Þá er hann jafnframt með stöðu við Hubei-háskóla í Wuhan í Kína. 

Ingi á rannsóknastofunni með nemendum sínum.

„Stærsta verkefnið á minni rannsóknarstofu um þessar mundir er að átta sig á því hvaða þættir geti skýrt landnám og fjölbreytileika á Karabíska eyjaklasanum, svokallaða líflandafræði, en þetta svæði er talið einn af heitum reitum líffræðilegrar fjölbreytni (e. biodiversity hotspot) á jörðinni. Þarna er að finna fleiri svæðisbundnar tegundir en á flestum svæðum jarðar. Hvernig bárust lífverur þangað og hvaða þættir hafa stuðlað að þessari miklu tegundamyndun á svæðinu sem gerir þetta að perlu líffræðilegs fjölbreytileika? Við notum köngulær og aðrar áttfætlur til að skoða þessar spurningar. Þar könnum við þann aragrúa eyja sem þar er að finna og innan eyjanna skoðum við annars konar „eyjur“, þ.e. hella,“ segir Ingi. 

Hegðun og dreifigeta lífvera tengist fjölbreytileika þeirra

Tvær vísindagreinar um viðfangsefnið hafa litið ljós eftir að Ingi hóf störf við Háskóla Íslands. „Þessar nýju greinar ýta undir tilgátu okkar að mikil tegundamyndun eigi sér stað vegna fjölda eyja sem eru einangraðar af sjónum sem á milli þeirra liggur. Í hópum sem berast ekki auðveldlega yfir sjó og milli eyja er tegundamyndun ör og hver eyja endar með sína eigin tegund eða tegundir. Þess vegna finnast ekki bara margar tegundir í Karíbahafinu heldur hefur hver þeirra líka mjög staðbundna útbreiðslu. Til að mynda finnst langstærstur hluti köngulóategunda aðeins á einni eyju og oft bara á einu svæði innan eyja en hvergi annarstaðar í heiminum,“ bendir Ingi á.

Hann bætir enn fremur við að nýlegar niðurstöður hans og samstarfsfélaga bendi til þess að flestar tegundir myndist innan hópa lífvera sem eru meðalgóðir í því að dreifa sér. „Hópar sem dreifa sér nánast ekkert finnast ekki í Karíbahafinu en þeir sem dreifa sér mjög vel ná mikilli útbreiðslu. Tegundamyndun er hins vegar lítil þar sem genaflæði milli eyja er stöðugt. Þess vegna virðist stærsti hluti tegundafjölbreytileika í Karíbahafinu vera innan hópa sem geta dreift sér nokkuð vel en ekki nógu vel til að ferðast oft á milli eyja. Hegðun og dreifigeta lífvera tengist með öðrum orðum beint fjölbreytileika þeirra. Þetta er nýleg nálgun í líflandafræði og margt nýtt að koma í ljós í tengslum við okkar rannsóknir á áttfætlum.“ 

„Ég hef því ferðast um allan heim og uppgötvað aragrúa af nýjum tegundum, lýst slatta af þeim og komið að bæði þróunarfæðilegum og vistfræðilegum rannsóknum sem miða að því að öðlast betri skilning á bæði þróun fjölbreytileika í gegnum hundruð miljóna ára í sögu jarðar og núverandi fjölbreytileika og mati á honum,“ segir Ingi.

Reyna að átta sig á uppbyggingu ofurefnisins kóngulóarsilkis

Ingi kemur einnig að ýmsum rannsóknarverkefnum sem tengjast köngulóarsilki sem að hans sögn er algjört ofurefni. „Sterkara og harðara efni en nokkuð annað í náttúrunni og reyndar betra en flest sem maðurinn hefur búið til. Þar er stóra markmiðið að skilja byggingu silkis á sameindastiginu og geta einhver tímann framleitt „silki“eða svipað efni á rannsóknarstofu,“ útskýrir Ingi.

Í nýrri grein, sem var að birtast í tímaritinu PLoS One, er fjallað um þessar rannsóknir en þar kemur fram að silki barkarköngulóar Darwins sé sérstaklega sterkt og teygjanlegt vegna prótínsamsetningar þráðanna. „Þessi tegund virðist geta blandað saman margvíslegum silkiprótínuppskriftum, en hún býr yfir 30 slíkum uppskriftum í genamengi sínu, hverjum með sinn sérstaka eiginleika, fumlaust í einn þráð. Þannig nær hún fram eiginleikum í einu efni sem mannskepnan á mjög erfitt með að leika eftir, miklum teygjanleika þrátt fyrir ofurstyrk líkt og um væri að ræða ofurstál teygjanlegt eins og gúmmí,“ útskýrir Ingi. 

Starfar með vísindamönnum víða um heim

Rannsóknir Inga hafa að vonum skapað honum spennandi tækifæri víða um heim, ekki síst til að ferðast og kynnast jörðinni, fjölbreytileika lífs og einnig fjölbreytileika mannlífs, tungumála, matar og menningarheima. „Að fá að ferðast vítt og breitt um heimskringluna er eitthvað það mest gefandi í mínu starfi. Þess utan leiðir þetta heimshornaflakk af sér samvinnu við erlenda vísindamenn. Mest af minni vinnu eru samstarfsverkefni og oft með vísindamönnum frá mörgum löndum. Til dæmis er ein af nýjustu vísindagreinum okkar samstarfsverkefni vísindamanna frá Íslandi, Bandaríkjunum, Kólumbíu og Kúbu,“ segir Ingi bætir við að hann eigi jafnframt í miklu samstarfi við öfluga rannsóknastofu í Kína.

Ingi ásamt samstarfsfólki í leiðangri á Kúbu.

„Heimurinn er að tengjast meir og meir og það skapar möguleika á miklu samstarfi milli ólíkra landa og hugsanaheima. Þegar ólíkir hópar leggja saman vinnu sína verður afraksturinn oft meiri en samanlagt framtak einstaklinganna – þarna verður eitthvað nýtt og spennandi til!“

Nær allar kóngulær eitraðar en fæstar hættulegar mönnum

Mörgum er ekkert sérlega vel vel við kóngulær og reyndar kveður svo rammt að þessum ótta hjá sumum einstaklingum að talað er um kóngulóarfælni (e. arachnophobia) sem er ein tegund kvíðaröskunar. Að sögn Inga er það mikill misskilningur að kóngulær séu hættulegar þótt þær séu nær allar eitraðar. „Eitrinu er í langflestum tilvikum ætlað að ráða niðurlögum skordýra eða drepa aðrar pöddur sem köngulær nærast á. Það eru aðeins örfáar af yfir 50.000 köngulóategundum sem bera eitur sem er hættulegt manninum. Þar fyrir utan hræðast köngulær menn jafnvel enn meira en menn hræðast köngulær!“ bendir Ingi á. 

Störf líffræðinga eru ekki bundin við hefðbundinn vinnutíma.

Það sé köngulóm eðlislægt að flýja þegar stór og mikil lífvera eins og maðurinn raskar nánast umhverfi þeirra. „Ég hef unnið með köngulær í hartnær 30 ár, oft að safna með þeim hætti að köngulóm hreinlega rignir yfir hausinn á manni. Ég hef aldrei verið bitinn af könguló. Ekki í eitt einasta skipti! Þetta eru meinleysisdýr,“ segir hann og bendir m.a. á að á að langflest „köngulóarbit“ sem læknar greini hafi ekkert með köngulær að gera.

Vill kanna líflandafræði og tegundamyndun á Íslandi

Ingi er nú snúinn heim í háskólann sem fóstraði hann í upphafi. Hann segist aðspurður um ástæður þess að hann hafi alltaf haft hug á að snúa aftur heim á endanum. „En með mína sérhæfingu eru ekki nema 2-3 stöður á landinu sem ég gæti sinnt. Mér bauðst skyndilega tækifæri og og ég ákvað að slá til. Mér finnst spennandi að koma aftur heim og vinna við háskólann þar sem ég lærði og þar sem faðir minn og afi unnu báðir. Ég held að það séu mörg tækifæri hér og hér á ég marga góða kollega, marga sem ég þekki frá því að ég var hér í námi. Ég sé fram á spennandi samstarf,“ segir Ingi og bætir við að versnandi pólitískt ástand og samfélagsástand í Bandaríkjunum, þar sem sannleikurinn sé á undanhaldi, hafi einnig haft áhrif á ákvörðun hans.

En skyldi hann ætla að halda áfram sömu rannsóknum á kóngulóm? „Já, að hluta. Ég mun halda áfram með okkar risastóra verkefni í Karíbahafinu. Ég hef líka mikinn áhuga að byrja á nýju verkefni sem snertir líflandafræði og hugsanlega tegundamyndun innan Íslands. Til þess þarf náttúrulega fjármuni þannig að ég stefni um að sækja um styrki á komandi misserum til að setja af stað Íslandsverkefnið mitt,“ segir Ingi spenntur að lokum.

Hægt er að kynna sér störf Inga og samstarfsfólks nánar á vefsíðu rannsóknastofu hans.