Lanternfish, jedny z najpočetnejších stavovcov na Zemi, vykazujú podľa novej genomickej analýzy spoločné signály prirodzeného výberu naprieč Atlantikom aj Pacifikom, ktoré naznačujú prispôsobovanie sa otepľovaniu a okysľovaniu oceánov. Autori štúdie skúmali tri rody týchto hlbokomorských rýb a v ich genómoch našli desiatky kandidátnych génov spojených s odpoveďou na klimatický stres.
Snímka zobrazuje: Global adaptation to climate change in the twilight zone revealed by shared signals of selection in mesopelagic lanternfishes.
Výsledky vychádzajú z celogenómového sekvenovania druhov Benthosema glaciale, Triphoturus mexicanus a Diaphus theta zo vzoriek z viacerých lokalít v Atlantiku a Pacifiku. Vedci pri všetkých skúmaných druhoch zachytili aj známky populačného rozšírenia po predchádzajúcom úzkom hrdle, ktoré môže súvisieť s obdobím posledného glaciálneho maxima. Z analýzy zároveň vyplýva, že efektívna veľkosť populácií bola len asi 5 miliónov, čo naznačuje výrazné rozdiely v reprodukcii a priestorovo obmedzené populácie.
Najdôležitejším zistením je identifikácia 34 kandidátnych génov so silným spoločným výberovým tlakom naprieč všetkými tromi taxónmi a v oboch oceánoch. Väčšina z nich bola podľa autorov v súlade s prispôsobením na teplejšiu vodu a okysľovanie mora. Medzi nimi sa objavil aj gén pre heat-shock protein HSP70 a gény súvisiace s vývojom kostry, udržiavaním vápnikovej rovnováhy a biomineralizáciou.
Pre pochopenie klimatickej adaptácie oceánov je to dôležité preto, že lanternfish patria k najvýznamnejším konzumentom v mezopelagickej zóne a zároveň k najpočetnejším stavovcom podľa biomasy. Ako kľúčová súčasť morského potravového reťazca a uhlíkového cyklu môžu ovplyvňovať, ako sa oceán správa pri rýchlych zmenách klímy. Ak sa takéto druhy dokážu prispôsobiť, môže to mať dosah nielen na ich prežitie, ale aj na fungovanie širšieho ekosystému.
Prečo sú lanternfish pre vedcov také dôležité
Lanternfish žijú v takzvanej mezopelagickej, čiže súmračnej zóne oceánu. Ide o vrstvu vody, kam preniká len slabé svetlo a kde prebieha veľká časť pohybu uhlíka medzi povrchom a hlbinami. Aj preto sú tieto ryby dôležité nielen pre morskú biológiu, ale aj pre klimatický výskum.
V praxi to znamená, že zmeny v ich populáciách môžu zasiahnuť oveľa viac než len jeden druh. Ak sa mení ich početnosť, správanie alebo schopnosť prežiť v meniacich sa podmienkach, môže sa to preniesť aj na ďalšie články potravovej siete.
Autori použili celogenómové sekvenovanie, teda čítanie veľkej časti genetickej informácie, aby mohli porovnať spoločné znaky medzi viacerými druhmi a lokalitami. Takýto prístup pomáha odhaliť, či sa rovnaký typ prostredia podpisuje do genómu rôznych taxónov podobným spôsobom.
V tomto prípade vedcov zaujímalo, či môžu na lanternfish pôsobiť dve hlavné tlakové sily súčasne: vyššia teplota a okysľovanie oceánu. Všeobecne platí, že ak sa rovnaký znak objaví nezávisle v rôznych populáciách alebo druhoch, môže to znamenať, že sa naň prirodzený výber opakovane sústreďuje.
Čo hovoria gény o tlaku prostredia
Zo zistených génov vyplýva, že odpoveď rýb sa netýka len jedného biologického procesu. Do hry vstupujú mechanizmy zvládania tepelného stresu, ale aj procesy spojené s kostrou a minerálnou rovnováhou.
To je dôležité najmä pri okysľovaní mora. Kyslejšie prostredie môže u morských živočíchov komplikovať udržiavanie vnútorného chemického prostredia a niektoré druhy tak môžu mať problém s vývojom alebo pevnosťou štruktúr, ktoré závisia od vápnika a biomineralizácie. V texte štúdie sa objavuje aj súvislosť s otolitmi, teda drobnými vápenatými štruktúrami v uchu rýb, ktoré zohrávajú úlohu pri rovnováhe a orientácii.
Čo zistenia naznačujú o budúcnosti oceánov
Štúdia naznačuje, že adaptácia na klimatickú zmenu nemusí byť u morských druhov rozptýlená náhodne, ale môže sa opierať o zdieľané genetické dráhy. To je pre výskum oceánov zaujímavé, pretože umožňuje hľadať podobné signály aj u iných druhov a v iných častiach sveta.
Z pohľadu ochrany prírody je podstatné, že aj veľmi početné druhy môžu mať obmedzený genetický priestor na reakciu, najmä ak žijú v priestorovo rozdelených populáciách. V takom prípade sa ich schopnosť prispôsobiť môže líšiť podľa regiónu, populácie aj rýchlosti zmeny prostredia.
Čo zostáva otvorené
Treba dodať, že ide o preprint z bioRxiv, nie o konečný recenzovaný článok. To znamená, že výsledky sú dôležité, ale stále môžu prejsť ďalším overovaním a odbornou diskusiou.
Samotní autori tiež opisujú zistenia ako nový spôsob, ako skúmať adaptáciu na klimatickú zmenu v globálnom meradle. Z ich práce zatiaľ vyplýva najmä to, že spoločné genetické reakcie na otepľovanie a okysľovanie mora môžu byť v oceáne rozšírenejšie, než sa doteraz predpokladalo. Presný rozsah tejto adaptácie a jej limity však zostávajú predmetom ďalšieho výskumu.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
