Что ДНК осьминога говорит нам о коллапсе Антарктического ледяного щита
Чтобы понять будущее, полезно заглянуть в прошлое. Ещё полезнее — использовать для этого ДНК осьминога.
Около 125 000 лет назад Земля находилась в последнем тёплом периоде между ледниковыми эпохами. Среднемировые температуры в этот межледниковый период были примерно на 0,5–1,5° C выше доиндустриального уровня. Это имеет прямые параллели с нашим временем: в течение трети 2023 года температура на Земле была на 1,5° C выше доиндустриальной эпохи из-за изменения климата.
Учёные почти 50 лет пытались выяснить, разрушался ли обширный Западно-Антарктический ледяной щит в последний раз, когда глобальные температуры были такими высокими. Вместо того чтобы полагаться только на геологические данные, мы обратились к ДНК небольшого антарктического осьминога Pareledone turqueti за подсказками о глубоком прошлом. Ответ был в ДНК: наше новое исследование показывает, что коллапс, скорее всего, произошёл.
Западно-Антарктический ледяной щит очень уязвим к потеплению. Если он растает, этого хватит, чтобы поднять глобальный уровень моря на 3,3–5 метров.
Осьминоги и гигантские ледяные щиты
Pareledone turqueti — небольшой осьминог (до 600 г), обитающий на морском дне вокруг Антарктиды. Особи не мигрируют далеко, и из-за размеров континента популяции в разных регионах обычно не скрещиваются.
Глубоко под Западной Антарктидой есть разломы в скалах. Сейчас они заполнены ледяным щитом, что делает моря Уэдделла, Амундсена и Росса изолированными друг от друга. Если лёд растает, откроются морские пути, соединяющие эти бассейны, и осьминоги смогут мигрировать между ними. Доказательства их скрещивания остались бы в ДНК.
Мы сравнили геномы осьминогов по всей Антарктиде, чтобы найти уникальные связи между популяциями в трёх морях. Статистические модели показали, что эти связи нельзя объяснить современными путями вдоль побережья континента. Единственное объяснение — прямое сообщение через проливы, которые сейчас перекрыты Западно-Антарктическим ледяным щитом.
Более того, мы впервые обнаружили такие связи в период среднего плиоцена, 3–3,6 млн лет назад, когда температуры были на 2–3° C выше, а уровень моря — на 25 м выше, чем сегодня. Это подтверждает существующие геологические данные о коллапсе щита в ту эпоху.
Самые последние генетические свидетельства прямых связей между осьминогами этих трёх морей относятся к последнему межледниковью около 125 000 лет назад. Это говорит о том, что ледяной щит разрушался, когда глобальная средняя температура была примерно на 1,5° C выше доиндустриального уровня.
Наша работа предоставляет первые эмпирические доказательства того, что Западно-Антарктический ледяной щит может начать разрушаться, если мы превысим цель Парижского соглашения по ограничению потепления до 1,5° C или даже 2° C.
Междисциплинарное открытие
Использование ДНК животных в качестве индикатора изменений ледяного щита потребовало совместной работы учёных из разных дисциплин и стран. Объединение физиков и биологов породило новые способы ответа на давние вопросы, имеющие жизненно важное значение для всех нас.
Мы также использовали музейные коллекции, некоторые образцы из которых датируются 30-летней давностью — задолго до появления современных методов генетического секвенирования и анализа. Это демонстрирует жизненную важность тщательного сохранения образцов с метаданными для будущих исследований.
Что дальше?
Мы надеемся продолжить использовать ДНК в качестве индикатора для изучения других частей Антарктиды с плохо изученной климатической историей.
Много информации о недавнем и далёком прошлом Антарктиды также скрыто в других типах биологических данных: в моховых покровах, торфяных профилях, колониях позвоночных животных, а также в морских и наземных беспозвоночных. На сегодняшний день лишь немногие из этих биологических архивов были использованы для понимания прошлых климатов Антарктиды.
Поскольку мир нагревается с беспрецедентной скоростью, нам необходимо использовать такие подходы, чтобы понять, что ещё может произойти на льду.