Эволюция в ответ на изменение климата
Изменение климата в ближайшие столетия затронет всё: от сельского хозяйства до береговых линий. Ключевая задача — предсказать конкретные последствия этих изменений.
В морских науках это означает изучение процесса окисления океана. Углекислый газ (CO2), попадающий в атмосферу из-за деятельности человека, частично поглощается океаном, повышая его кислотность.
Учёные обеспокоены этим более десяти лет. Фундаментальный вопрос, по словам Ханнеса Баумана, доцента морских наук из UConn, — способны ли организмы адаптироваться к этой угрозе.
Этот вопрос важен, потому что окисление океана — медленный процесс. Уровень CO2 в атмосфере с начала промышленной революции вырос более чем на 50% и, как ожидается, увеличится ещё вчетверо в течение следующих 300 лет.
«300 лет — это всего пять-шесть поколений для китов или долгоживущих акул, — говорит Бауман, — или 300 000 поколений для одноклеточных организмов».
Поэтому современные исследования сосредоточены на том, могут ли виды эволюционировать вместе с океаном, адаптируясь к растущей кислотности.
Измерение эволюционного потенциала
Чтобы ответить на этот вопрос, Бауман и его коллеги обратились к мелкой, но важной рыбе — атлантической мендии (Menidia menidia). Обитая в прибрежных водах восточной части Северной Америки, она является ключевым звеном в пищевой цепи.
Целью исследователей было измерить «эволюционный потенциал» этого вида. Было известно, что высокий уровень CO2 губителен для многих, но не всех, личинок мендии. Учёные хотели выяснить, есть ли у выживаемости генетический компонент: связана ли вероятность выживания у родственных особей.
Команда поймала диких рыб в Лонг-Айлендском проливе и вырастила их потомство в лаборатории в двух условиях: в нормальной и в более кислой среде.
Они отслеживали продолжительность жизни каждой рыбы и анализировали их ДНК, ища «микросателлиты» — повторяющиеся последовательности, используемые, например, в тестах на отцовство. Анализ показал степень родства между рыбами.
Было обнаружено, что родственные рыбы имеют сходную продолжительность жизни. Это указывает на значительный генетический компонент в выживании в кислой среде и означает, что у вида есть потенциал к эволюции.
Это открытие может иметь важные последствия для прогнозов о том, как морская среда будет меняться вместе с климатом. Метод, продемонстрированный в исследовании, позволяет измерить эволюционный потенциал других видов всего за одно поколение.
Бауман надеется, что результаты помогут спрогнозировать, как с изменением среды справятся устрицы, морские ежи и многие другие морские организмы.
Исследование было впервые опубликовано онлайн 14 февраля и выйдет в мартовском номере журнала Evolutionary Applications.