Океаническая жизнь может адаптироваться к изменению климата, но с скрытыми издержками

Чтобы наблюдать адаптацию китов или акул к изменению климата на протяжении 20 поколений, потребовались бы сотни лет. Учёные выбрали другой объект — веслоногого рачка Acartia tonsa, поколение которого сменяется примерно за 20 дней. Таким образом, 20 поколений проходят примерно за год.

Команда из шести учёных под руководством биолога Мелиссы Песпени (Университет Вермонта, UVM) провела первый в своём роде лабораторный эксперимент. Тысячи рачков были помещены в условия с высокой температурой и уровнем CO₂, предсказанными для будущего океана. Учёные наблюдали за сменой 20 поколений. Затем часть популяции вернули в исходные («современные») условия по температуре и CO₂ и наблюдали ещё за тремя поколениями.

Результаты, опубликованные в Nature Communications, показывают, по словам Песпени, «как надежду, так и сложность реакции жизни на изменение климата».

Цена пластичности

Надежда связана с тем, что рачки не только выжили, но и процветали в условиях изменения климата. Учёные зафиксировали множество изменений в генах, связанных с реакцией на тепловой стресс, ростом скелета в более кислой воде, производством энергии и другими клеточными процессами. Это демонстрирует, что у этих существ есть генетический потенциал для адаптации за 20 поколений, используя вариативность естественных популяций. Наблюдения подтверждают идею, что веслоногие рачки — глобально распространённая группа, служащая пищей для многих промысловых рыб — могут быть устойчивы к беспрецедентно быстрому потеплению и закислению океана.

Сложность («это, скорее, предостережение», — говорит Песпени) была выявлена при возвращении рачков в исходные условия. Это раскрыло скрытую цену 20 поколений адаптации. Гибкость, которая помогла рачкам эволюционировать — так называемая «фенотипическая пластичность», — была утрачена. Вернувшись «домой», рачки были менее здоровы и давали меньшую популяцию. За три поколения они смогли повторно адаптироваться к прежним условиям, но утратили толерантность к ограниченному пищевому ресурсу и показали сниженную устойчивость к другим новым стрессорам.

«Если рачкам или другим существам придётся пойти по этому адаптивному пути — и потратить часть своего генетического разнообразия на борьбу с изменением климата — смогут ли они затем переносить какой-то новый экологический стрессор?» — задаётся вопросом Песпени. Это новое исследование, поддержанное Национальным научным фондом (NSF), подтверждает, что копеподы относятся к группе видов, прогнозируемых как устойчивые к быстрому изменению климата.

«Но мы должны быть осторожны с излишне упрощёнными моделями, которые рассматривают лишь одну переменную, пытаясь предсказать, какие виды преуспеют в будущем», — отмечает Рид Бреннан, ведущий автор исследования. Исследование указывает на более общую истину о сложной экономике эволюции: быстрое приспособление к внезапно нагревающемуся миру может иметь непредвиденные издержки.