Ручейковая форель может адаптироваться к потеплению благодаря генетической пластичности

Исследователи из Университета штата Пенсильвания обнаружили, что ручейковая форель (Salvelinus fontinalis) — холодноводный вид, обитающий в восточной части США и Канады — способна запускать защитный генетический ответ на тепловой стресс. Этот ответ может передаваться следующему поколению.

Ключевые выводы исследования:

• Реакция на тепловой стресс оказалась высокопластичной: рыбы демонстрировали способность акклиматизироваться и повышать толерантность к более высоким температурам.
• Во время двух последовательных волн жары в июле и августе 2022 года в четырёх ручьях Пенсильвании у рыб активировались (upregulated) группы генов, связанных с иммунным ответом, и подавлялись (downregulated) гены, отвечающие за транспорт кислорода.
• Учёные секвенировали РНК из жабр 116 рыб, собранных в 8 временных точках, и проанализировали экспрессию 32 670 уникальных генетических транскриптов.
• Общие паттерны экспрессии генов в ответ на изменение температуры воды были схожи у рыб во всех четырёх ручьях.
• Было обнаружено 43 гена, экспрессия которых менялась в разные моменты времени и следовала одинаковой схеме во время обеих волн жары. 42 из этих генов были связаны с температурой воды, включая гены белков теплового шока и белков холодового метаболизма.

Контекст угрозы:

• Рост ручейковой форели замедляется в воде выше 61°F (_{16°C), острый тепловой стресс наступает выше 68°F (}20°C), а критический тепловой максимум приближается к 84°F (~29°C).
• Учащение и усиление экстремальных погодных явлений, прогнозируемое в рамках изменения климата, угрожает сокращением подходящих местообитаний для этого вида, особенно в сочетании с вырубкой лесов вдоль ручьёв и интродукцией конкурентов (например, радужной форели).

Значение метода:

Исследование стало одним из первых практических применений подхода ландшафтной транскриптомики — новой области, позволяющей по «отпечаткам» экспрессии генов у диких организмов определять, с какими стрессорами они столкнулись в естественной, «неконтролируемой» среде. Этот подход может помочь в будущем выявить генетическое разнообразие, способствующее адаптации к тепловым волнам, и улучшить прогнозы реакции популяций форели на изменение климата.