Новому исследованию Университета Або Академи в Финляндии удалось обойти предыдущие проблемы в выяснении того, как микроводоросли адаптируются к глобальному потеплению, изучая клетки микроводорослей возрастом до 60 лет из Архипелагового моря. Некоторые микроводоросли образуют покоящиеся клетки, которые после окончания цветения опускаются на морское дно. Исследователям теперь удалось пробудить эти спящие клетки из кернов отложений с разными хронологическими слоями, которые могут датироваться геологическими методами.
Результаты, опубликованные в журнале Nature Climate Change, уникальны на глобальном уровне, поскольку ранее не было показано, что микроводоросли адаптируются к глобальному потеплению в естественной среде, где сложное эволюционное давление отбора управляет адаптацией к новым условиям.
Экспериментальные исследования пробудившихся клеточных линий позволили ученым из Университета Або Академи установить, что этот вид адаптируется к документально подтвержденному потеплению моря. Оптимальная температура для этого вида поднялась на 0,89°C, а средняя температура воды поднялась примерно на 2,5°C за период с 1960 по 2020 год.
«Это пробуждение позволило нам изучить генотипы этого вида, жившего в 1960-х, 1990-х и 2010-х годах. Одноклеточные микроводоросли играют ключевую роль в функционировании морской экосистемы, поскольку они составляют основу пищевой сети в морской среде», — говорит Конни Сьоквист из Академического университета Або. «Они также отвечают за половину всего производства кислорода на Земле и делают атмосферу пригодной для человека и большей части жизни, существующей на планете».
Исследователи также смогли увидеть заметные изменения в том, как современные клетки реагируют на более высокие температуры по сравнению с клетками 1960-х годов. Например, они меняют экспрессию своих генов и морфологию клеток, чтобы улучшить усвоение питательных веществ, необходимых для поддержания все более интенсивного метаболизма при более высоких температурах.
В то же время генетический анализ показывает, что клетки 2010-х годов не испытывали такого стресса при высоких температурах, как клетки 1960-х годов. Экспрессия генов теплового шока в современных клетках проявляется значительно меньше, что подтверждает представление ученых о том, как адаптируются микроводоросли.
«Теперь мы перейдем к изучению значения адаптации для этого ключевого вида в целом и экологических последствий, которые это может иметь для остальной части морской экосистемы. Нас особенно интересуют любые параллельные изменения, которые могли произойти, например, в профиле жирных кислот и пищевой ценности микроводорослей», — говорит Сьоквист.
Исследователи уже давно изучают, как микроводоросли адаптируются к повышению температуры в окружающей среде. Особое внимание уделялось их адаптационному потенциалу, который в основном изучался в области экспериментальной эволюции, когда виды подвергаются воздействию сложных условий окружающей среды в лаборатории.
Было показано, что микроводоросли обладают высоким потенциалом адаптации, но в то же время прошлые результаты подверглись критике, поскольку лабораторные условия не отражают то, что реально происходит в природе.
