Życie w oceanach może dostosować się do zmiany klimatu. Wszystko ma jednak swoją cenę

Zmiany klimatyczne bardzo szybko zmieniają warunki panujące w oceanach. Nie chodzi tylko o rosnącą temperaturę wody: konsekwencją zwiększania stężenia CO2 w atmosferze jest też zmiana struktury chemicznej oceanów. Woda staje się coraz bardziej zakwaszona, a na wielu obszarach zaczyna w niej brakować tlenu. 

Te zmiany stawiają ogromne wyzwanie przed zamieszkującymi oceany żywymi istotami. Ich tempo, wielokrotnie szybsze od typowych naturalnych procesów sprawia, że wiele z nich może nie zdążyć dostosować się w toku procesów ewolucyjnych do zmian w środowisku.

Tego przynajmniej obawiają się naukowcy. Ale sprawdzenie faktycznych zdolności żywych organizmów do dostosowania się do środowiskowych zmian jest trudne. Procesy ewolucyjne przebiegają w skali całych pokoleń. W przypadku dużych, długowiecznych zwierząt takich jak wieloryby czy rekiny, eksperymentalna weryfikacja tego, czy ewoluują one w stronę form lepiej dostosowanych do nowych warunków, jest niemal niemożliwa: prześledzenie przemian wymaga obserwacji kilkunastu czy kilkudziesięciu kolejnych pokoleń, a w przypadku wolno rozmnażających się olbrzymów oznacza to nawet setki lat. 

Naukowcy z Uniwersytetu Vermont postanowili jednak eksperymentalnie zweryfikować to, czy ewolucja może doprowadzić do powstania istot lepiej dostosowanych do życia w gorętszych oceanach, posługując się w tym celu istotami, u których procesy ewolucyjne można śledzić w ciągu miesięcy, a nie dekad.  

Padło na widłonogi Acartia tonsa, niewielkie stworzenia z samego dołu morskiego łańcucha pokarmowego. Mierzące około milimetra skorupiaki rozmnażają się, dojrzewają i tworzą nowe pokolenia w około 20 dni. Jeden rok to dwadzieścia pokoleń widłonogów. To dało naukowcom szansę na sprawdzenie tego, jak wewnętrzne procesy biologiczne zwierząt zmieniają się w odpowiedzi na zmieniające się warunki ich życia. 

Zespół naukowców kierowany przez Melissę Pespeni wystawił tysiące widłonogów na działanie warunków zbliżonych do tych, jakie w przyszłości mają panować w oceanach - woda, w której żyły była cieplejsza i silnie nasycona dwutlenkiem węgla. Po upływie 20 pokoleń naukowcy wyłowili część widłonogów i umieścili je w zbiorniku, w którym warunki przypominają dzisiejsze i obserwowali ich zachowanie. 

Czytaj też: Przez odpady z plastiku Kongo jest narażone na blackout i awarie elektrowni

Pespeni twierdzi, że wyniki opublikowanego w Nature Communications badania “Pokazują, że jest nadzieja. Ale wskazują też, że sposób, w jaki życie reaguje na zmiany klimatu, jest bardzo złożony". 

Nadzieję daje fakt, że widłonogi nie wyginęły na skutek kontrolowanych przez naukowców zmian klimatu. Zamiast tego trwały, a nawet rozwijały się. Naukowcy zarejestrowali w ich DNA wiele zmian, które wiązały się ze sposobem radzenia sobie ze stresem cieplnym, wytwarzaniem twardych skorup w bardziej kwaśnej wodzie, a nawet tym, w jaki sposób zwierzęta na poziomie komórkowym wytwarzały eneregię. Zdaniem badaczy pokazuje to, że naturalne, ewolucyjne procesy pozwalają żywym istotom dostosować się do zmian i przeobrażać się tak, by przetrwać i dobrze radzić sobie w nawet skrajnie zmodyfikowanym środowisku. Fakt, że badanie dotyczyło właśnie widłonogów, także jest światełkiem w tunelu: jako że te stworzenia leżą u podstaw całego łańcucha pokarmowego, od ich przetrwania zależne jest przetrwanie ryb, ssaków czy ptaków. 

Czytaj też: Gruntowne zmiany w europejskiej zielonej polityce - międzynarodowy szczyt klimatyczny TOGETAIR 2022

Ale wszystko ma swoją cenę, także przemiany, które pozwoliły stworzeniom przetrwać w okrutnym, ogrzanym oceanie. Kosztem, jaki widłonogi poniosły, zmieniając się wraz z przemianami środowiska, była redukcja ich tzw. “plastyczności fenotypowej" - stały się mniej elastyczne i gorzej dostosowywały się do kolejnych gwałtownych przemian. Gdy przeobrażone zmianami klimatycznymi stworzenia umieszczono ponownie w warunkach przypominających te z dzisiejszych oceanów, okazało się, że zwierzęta słabiej się rozmnażały i wykazywały ogólnie gorszą kondycję. Po upływie trzech pokoleń ponownie zaczęły dostosowywać się do “wyjściowych" gatunków, ale i wtedy ich kondycja była gorsza od kondycji ich przodków: gorzej znosiły ograniczony dostęp do pożywienia i inne środowiskowe stresy. 

"Jeśli widłonogi lub inne stworzenia będą musiały przejść tą ścieżką adaptacyjną - i poświęcić część swojej zmienności genetycznej na radzenie sobie ze zmianami klimatu, nie wiemy, czy będą w stanie tolerować kolejne zmiany w środowisku, czy nowe czynniki stresu" pisze Pespeni. 

Czytaj też: Bociany przylatują do Polski. Są już nawet na polskim biegunie zimna

"Musimy ostrożnie podchodzić do  zbyt prostych modeli oceniających to, jak dobrze różne gatunki poradzą sobie w przyszłości, zwłaszcza takich, które uwzględniają tylko jedną zmienną" pisze członek zespołu badawczego Reid Brennan z Uniwersytetu Vermont. Wyniki zespołu, w skład którego wchodził, wskazuje, że każde przemiany żywych organizmów pociągają za sobą trudne do przewidzenia konsekwencje i koszty.