Рыбы адаптируются к закислению океана, изменяя экспрессию генов

Глобальные изменения, вызванные деятельностью человека, заставляют научное сообщество понять, как морские виды могут адаптироваться к прогнозируемым условиям окружающей среды в ближайшем будущем (например, гипоксия, потепление и закисление океана). Эффекты поглощения антропогенного атмосферного CO2 Воздействие океанов (например, закисление океана) распространяется по биологической иерархии, от изменений в строительных блоках жизни в наномасштабе до организма, физиологии и поведения через экосистемные процессы и их свойства.


Чтобы выжить в среде с пониженным pH, морские организмы должны приспособить свою физиологию, что на молекулярном уровне достигается за счет изменения экспрессии генов. Изучение таких изменений в экспрессии генов может помочь в выявлении адаптивных механизмов жизни в прогнозируемых будущих условиях закисления океана.

Использование естественных лабораторий

На этой планете есть несколько мест, где из-за вулканической активности выделяется CO.2 пузыри с морского дна создают условия, аналогичные тем, которые, по прогнозам, возникнут в океанах в ближайшем будущем. Такие естественные лаборатории могут затем помочь нам понять, что произойдет с морскими организмами в будущем при сценарии закисления океана. Поэтому исследователи из Исследовательского отдела экологии и биоразнообразия Гонконгского университета (HKU) и Института морских наук Свайра вместе с исследователями из Университета Аделаиды отправились на удаленный вулканический остров Новой Зеландии под названием Белый остров. Они собрали образцы из CO2 выходов и близлежащих мест, а также проанализированы молекулярные данные по видам рыб (обыкновенный тройной плавник) с экологическими доказательствами успешной адаптации к подкисленной среде на CO.2 вулканические жерла. Результаты были опубликованы в рецензируемом журнале открытого доступа. Эволюционные приложения.

Изучение механизма эволюции через видовые мутации

Исследование показало более высокую экспрессию генов в гонадах у рыб, живущих в CO.2 вентиляционные отверстия с более низким уровнем pH, чем в контрольных средах с окружающим CO2 и условия pH. Большинство этих генов были функционально вовлечены в поддержание гомеостаза pH, усиление метаболизма и регулирующие функции последующих биологических процессов, выявляя важные процессы, необходимые рыбе для приспособления к жизни в среде с более низким pH. Интересно, что в основном это были самцы с этим выражением, намекающим на репродуктивные последствия, поскольку самцы обеспечивают родительскую заботу о гнездах.

Изучая фактическую последовательность этих генов и их генетические вариации, авторы обнаружили доказательства длительного процесса естественного отбора. Генетические изменения, которые мы называем мутациями, дающие рыбам адаптивные преимущества для жизни в подкисленной среде, локализуются в последовательностях ДНК, регулирующих экспрессию генов. Эти в регуляторных последовательностях не будут влиять на приспособленность людей, несущих их, при жизни в окружающей среде pH, но они могут позволить точно настроить физиологическую регуляцию в среде с пониженным pH. Такая постоянная генетическая изменчивость в регуляторных последовательностях ДНК могла бы обеспечить адаптивный потенциал рыб к закислению океана в ближайшем будущем.

Более того, авторы предлагают эволюционный механизм, с помощью которого этот адаптивный потенциал к закислению океана может поддерживаться в естественных популяциях рыб. Виды рыб, как правило, встречаются в широких географических ареалах с различным pH. Таким образом, вполне вероятно, что, подобно тому, что происходит у обыкновенных тройных плавников, генетическая изменчивость, позволяющая жить в условиях слегка пониженного или переменного pH, уже существует во многих популяциях рыб. Высокодисперсные личинки рыб вносят свой вклад в распространение этой генетической изменчивости среди популяций вида. Следовательно, можно ожидать, что генетическая изменчивость в регуляторных последовательностях экспрессии генов, эффективно регулирующая физиологические реакции на пониженный pH, обеспечит сырье для адаптивного естественного отбора в ближайшем будущем в условиях возрастающего закисления океана.

«Результаты этого исследования предполагают, что одним из наиболее важных факторов с точки зрения способности морских видов реагировать на будущие изменения в их условиях окружающей среды является их текущая генетическая изменчивость. Таким образом, оценка уровней генетического разнообразия различных морские виды являются наиболее важными, и в настоящее время мы работаем над этим », – сказала д-р Наталья ПЕТИТ-МАРТИ, первый автор и научный сотрудник группы, возглавляемой д-ром Селией ШАНТЕР из Исследовательского отдела экологии и биоразнообразия и Института Свайра. Морские науки, HKU.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments