Рыбы адаптируются к закислению океана, изменяя экспрессию генов
Чтобы выжить в среде с пониженным pH, морским организмам необходимо приспосабливать свою физиологию. На молекулярном уровне это достигается за счет изменения экспрессии генов.
Использование естественных лабораторий
В некоторых местах планеты вулканическая активность вызывает выход CO2 со дна моря, создавая условия, аналогичные прогнозируемым для океанов в ближайшем будущем. Исследователи из Университета Гонконга (HKU) и Университета Аделаиды отправились на отдаленный вулканический остров Уайт-Айленд в Новой Зеландии. Они собрали образцы из зон просачивания CO2 и близлежащих локаций и проанализировали молекулярные данные у вида рыб Common triplefin, который успешно адаптировался к закисленным условиям у вулканических выходов CO2. Результаты опубликованы в журнале Evolutionary Applications.
Изучение эволюционного механизма через мутации
Исследование выявило более высокую экспрессию генов в гонадах у рыб, обитающих в зонах выбросов CO2 с пониженным pH, по сравнению с рыбами из контрольных зон с нормальными условиями. Большинство этих генов были функционально задействованы в:
- Поддержании pH-гомеостаза
- Повышении метаболизма
- Регуляторных функциях нижестоящих биологических процессов
Интересно, что данная картина экспрессии в основном наблюдалась у самцов, что указывает на возможные последствия для репродукции, поскольку самцы обеспечивают заботу о кладке.
Анализ генетической вариации в последовательностях этих генов выявил признаки долгосрочного процесса естественного отбора. Адаптивные мутации, дающие преимущество для жизни в закисленной среде, расположены в регуляторных последовательностях ДНК, управляющих экспрессией генов. Эти мутации могут не влиять на приспособленность особей в среде с нормальным pH, но позволяют осуществлять точную физиологическую регуляцию в условиях пониженного pH.
Авторы предполагают, что подобная генетическая изменчивость в регуляторных последовательностях может обеспечивать адаптивный потенциал к будущему закислению океана у рыб. Поскольку виды рыб часто имеют широкий географический ареал с разным pH, вариация, позволяющая жить в условиях слегка пониженного или переменного pH, уже может существовать во многих популяциях. Высокая расселительная способность личинок способствует потоку этой генетической вариации между популяциями.
"Результаты этого исследования подразумевают, что одна из наиболее важных вещей с точки зрения способности морских видов реагировать на будущие изменения условий окружающей среды — это их текущая генетическая изменчивость. Таким образом, оценка уровней генетического разнообразия различных морских видов является наиболее важной задачей", — сказала доктор Наталия Пети-Марти, первый автор статьи.
"Мы также работали с зонами выбросов CO2 на тропических коралловых рифах в Папуа — Новой Гвинее и каменистых рифах в Средиземном море и продолжим наши исследования адаптивного потенциала морских рыб к закислению океана", — добавила доктор Селия Шунтер.