Эволюция в океанах: Долгосрочное исследование указывает на способность фитопланктона адаптироваться к закислению океана

Ученые из Центра океанических исследований Гельмгольца в Киле (GEOMAR) впервые продемонстрировали способность одноклеточных водорослей Emiliania huxleyi адаптироваться к изменяющимся условиям pH, что может частично смягчить негативные эффекты закисления океана. Результаты исследования биологов Кая Лоббека, профессора Ульфа Рибезелля и профессора Торстена Ройша опубликованы в журнале Nature Geoscience.

В ходе эксперимента штаммы Emiliania huxleyi, выделенные в норвежских прибрежных водах, культивировались в лаборатории в условиях прогнозируемого будущего уровня CO₂ в океане. Примерно через год, что соответствует 500 поколениям для этого быстро размножающегося вида, биологи обнаружили адаптацию к высокому содержанию CO₂. Адаптированные популяции росли и формировали известковые структуры значительно лучше, чем контрольные группы, при тестировании в условиях закисления. Ключевым открытием стало частичное восстановление скорости кальцификации — процесса образования микроскопических известковых чешуек на поверхности клеток, который обычно угнетается при повышении концентрации CO₂.

Это первое свидетельство того, что эволюционные процессы у ключевых видов фитопланктона могут действовать в масштабах времени, актуальных для изменения климата, и смягчать негативные последствия закисления океана. Ученые подчеркивают необходимость учитывать эволюционные механизмы, такие как отбор генотипов и накопление полезных мутаций, в оценках биологических последствий глобальных изменений.

Однако исследователи не считают это сигналом «все ясно» для проблемы закисления океана. Потенциал адаптивной эволюции может быть высок у быстро размножающихся видов с большой численностью популяций, таких как Emiliania huxleyi. Долгоживущие виды с малым потомством имеют гораздо меньший адаптивный потенциал. Как отмечает профессор Рибезелль, история Земли убедительно показывает ограничения эволюционной адаптации: изменения среды, сопоставимые с нынешними, неоднократно приводили к массовым вымираниям, даже происходя в 10-100 раз медленнее. Следующим шагом в рамках проекта BIOACID станет проверка лабораторных результатов в естественных условиях с использованием кильских оффшорных мезокосмов.