Zmiana klimatu zaostrza problemy, takie jak utrata siedlisk i wahania temperatur, które już zepchnęły wiele gatunków zwierząt na skraj przepaści. Ale czy naukowcy mogą przewidzieć, które zwierzęta będą w stanie się przystosować i przetrwać? Korzystając z sekwencjonowania genomu, naukowcy z McGill University pokazują, że niektóre ryby, takie jak ciernik, potrafią bardzo szybko przystosować się do ekstremalnych zmian sezonowych. Ich odkrycia mogą pomóc naukowcom w prognozowaniu ewolucyjnej przyszłości tych populacji.

Ciernik, popularny przedmiot badań wśród ekologów ewolucyjnych, znany jest ze swoich różnych kształtów, rozmiarów i zachowań – może nawet żyć zarówno w wodzie morskiej, jak i słodkiej oraz w szerokim zakresie temperatur. Ale co sprawia, że ten gatunek jest tak odporny?

Identyfikacja genetycznych podstaw adaptacji, na przykład do wody słodkiej lub w odpowiedzi na zmianę klimatu, może być wyzwaniem. „Współczesna wersja idei Darwina o ewolucji przez dobór naturalny zakłada, że organizmy z genami sprzyjającymi przetrwaniu i reprodukcji będą miały tendencję do pozostawiania większej liczby potomstwa niż ich rówieśnicy, powodując wzrost częstotliwości występowania genów z pokolenia na pokolenie. W rezultacie populacje z czasem przystosowują się lub lepiej dopasowują się do swojego środowiska” – mówi główny autor Alan Garcia-Elfring, doktorant pod nadzorem Rowana Barretta, kanadyjskiej Katedry Badań Bioróżnorodności na Uniwersytecie McGill.

„Jednak proces ten był zwykle badany retrospektywnie w populacjach, które przystosowały się do swoich obecnych środowisk dawno w przeszłości. Może to utrudniać zrozumienie sekwencji wydarzeń – na przykład, które cechy były najważniejsze i kiedy – które doprowadziły do ich adaptacji – dodaje.

Dobór naturalny w czasie rzeczywistym

Aby zbadać dobór naturalny w działaniu, naukowcy prześledzili sześć populacji ciernika przed i po sezonowych zmianach ich środowiska za pomocą sekwencjonowania genomu. Ciernik znaleziony w różnych estuariach wzdłuż wybrzeża Kalifornii stanowi rzadką okazję do badania doboru naturalnego w czasie rzeczywistym. Zmiany sezonowe wywołane mokrymi zimami i suchymi latami powodują drastyczne zmiany w strukturze siedlisk i równowadze soli w stosunku do wody słodkiej, a do następnego sezonu przetrwają tylko te ryby, które są w stanie tolerować te gwałtowne zmiany.

Estuaria są okresowo izolowane od oceanu z powodu formowania się ławic podczas suchych miesięcy letnich. „Zmiany te prawdopodobnie przypominają zmiany siedlisk, jakich doświadczały populacje ciernika, gdy skolonizowały wiele nowo powstałych jezior słodkowodnych z oceanu po ustąpieniu lodowców 10 000 lat temu” – mówi profesor Barrett. „Mamy nadzieję uzyskać wgląd w zmiany genetyczne, które mogły wynikać z doboru naturalnego w dawnej przeszłości”.

Co godne uwagi, naukowcy odkryli dowody na zmiany genetyczne spowodowane sezonowymi zmianami w środowisku, które odzwierciedlają różnice stwierdzone między długoletnimi populacjami słodkowodnymi i słonowodnymi. „Te zmiany genetyczne wystąpiły w niezależnych populacjach w ciągu jednego sezonu, podkreślając, jak szybko można wykryć skutki doboru naturalnego” – mówi Alan Garcia-Elfring.

„Odkrycia są ważne, ponieważ sugerują, że możemy wykorzystać różnice genetyczne, które wyewoluowały w przeszłości, jako sposób przewidywania, w jaki sposób populacje mogą przystosować się do stresorów środowiskowych, takich jak zmiany klimatyczne w przyszłości”, mówi.

Badania podkreślają znaczenie badania gatunków w dynamicznych środowiskach, takich jak estuaria zbudowane z barów, w celu lepszego zrozumienia działania doboru naturalnego. W dalszych badaniach planują zbadać, jak powtarzalne są obserwowane zmiany genetyczne, sprawdzając, czy pojawiają się one rok po roku. Takie postępowanie zademonstrowało ich zdolność do wiarygodnego prognozowania ewolucyjnej przyszłości tych populacji.

irme.pl

Źródło: McGill University