Zmiany klimatu zaczynają mieć wpływ na DNA. Ratunek przed globalnym ociepleniem

Szansę dostrzegli brytyjscy badacze z University of East Anglia, którzy obserwują populację niedźwiedzi polarnych na Grenlandii. Z ich badań wynika, że populacje żyjące na północy i na południu wyspy zaczynają się wyraźnie różnić między sobą. Geny osobników żyjących na południu – w szczególności odpowiedzialne za „stres cieplny”, starzenie się i metabolizm – zaczynają funkcjonować w sposób nieco bardziej dostosowany do zachodzących na dalekiej północy warunków.

Dowodów dostarczyły im próbki krwi osobników z północy i południa. Naukowcy zwrócili uwagę przede wszystkim na „skaczące” lub „wędrujące” geny – ruchome fragmenty DNA i RNA, które potrafią się przemieszczać i wklejać w nowe miejsca w genomie. – Porównując aktywne geny tych niedźwiedzi z danymi dotyczącymi lokalnych warunków klimatycznych, stwierdziliśmy, że rosnące temperatury wydają się być czynnikiem wywołującym dramatyczny wzrost aktywności skaczących genów w południowo-wschodniej populacji grenlandzkich niedźwiedzi – mówiła w rozmowie z dziennikiem „The Guardian” dr Alice Godden, kierująca badaniami.

Czytaj więcej

Na talerzu

Żywność staje się bardziej kaloryczna, ale mniej odżywcza. Spada ilość białka

Rosnące stężenie dwutlenku węgla w atmosferze sprawia, że żywność staje się bardziej kaloryczna,...

Wyniki badań zostały opublikowane na łamach periodyku „Mobile DNA” i zarówno autorzy analizy, jak i komentujący je eksperci, sugerują, że może to być pierwsze badanie pokazujące „na liczbach”, że DNA ssaków nie tylko może, ale już przechodzi szybkie zmiany pod wpływem ocieplenia. Ba, brytyjscy naukowcy nazywają te procesy genetyczne „gwałtownymi”. I zapowiadają, że będzie to początek serii badań nad niedźwiedziami polarnymi: na całym świecie zidentyfikowano około dwudziestu grup tych zwierząt i badacze chcą przyjrzeć się wszystkim, by zbadać, czy podobne procesy zachodzą również w nich.

Dziedziczenie zmian genetycznych wywołanych przez klimat

Procesy tego typu obserwuje się dziś w rozmaitych ekosystemach. Przykładowo, kilka tygodni przed publikacją analizy brytyjskich naukowców podobną pracę – tyle, że poświęconą rybom – opublikowali badacze z Institut de Ciences del Mar w Barcelonie.

„Najważniejszy wniosek z badań prowadzonych pod przewodnictwem ICM-CSIC brzmi: wysokie temperatury mogą zmieniać epigenom ryb, a zmiany te mogą być przekazywane potomstwu, co ilustruje mechanizmy adaptacji i ryzyka w obliczu zmian klimatycznych” – podsumowują wyniki swoich prac hiszpańscy badacze (można je znaleźć w magazynie „Epigenetics & Chromatin” lub na stronach Instytutu).

Według nich wysokie temperatury wpływają na metylację DNA – proces regulacji i zmian, nie wywołujący zmian w sekwencji DNA. Zmiany te są w pewnej mierze dziedziczone, również przez przychówek, który nigdy nie doświadczył wysokich temperatur. Dotyczy to mniej więcej 5 proc. modyfikacji w genomie – dla laika może nie jest to spektakularna liczba, ale dla specjalisty jest to poziom wręcz alarmujący. – Ten fenomen sugeruje, że nawet tymczasowa zmiana warunków środowiskowych, jak fala upałów nad akwenami morskimi, może pozostawić za sobą dziedziczony ślad, który nie zawsze będzie korzystny, jeśli warunki powrócą do normy – podkreśla kierująca badaniami Nuria Sanchez-Baizan.

W tym przypadku jednak badania miały charakter laboratoryjny: przeprowadzono je w jednym z francuskich ośrodków specjalizujących się w morskim środowisku naturalnym, na osobnikach z bardzo wrażliwego na ciepło gatunku – okonia morskiego, labraksa – w rozmaitych konfiguracjach.

Zmiany klimatu wpływają na DNA ssaków 

Jeszcze inną metodę zastosowali amerykańscy ornitolodzy w przypadku muchołówki wierzbowej południowo-zachodniej, zagrożonego gatunku ptaków występującego w USA. Porównali oni materiał genetyczny zachowanych egzemplarzy schwytanych w latach 1888-1909 w okolicach San Diego do próbek uzyskanych od przedstawicieli tego gatunku, które żyją w tym regionie dziś. I w tym przypadku stwierdzono zmiany w genomie, pozwalające łatwiej zaadaptować się do wzrostu temperatur i innych zjawisk pogodowych. Inna sprawa jednak, że modyfikacje DNA nie pomagają ptakom w przetrwaniu – gatunek cierpi z uwagi na znikanie wierzbowych gąszczy nad kalifornijskimi rzekami oraz napór innych gatunków ptaków, które lepiej sobie radzą w zmieniającym się otoczeniu.

Problem w tym, że mutacje genetyczne, które w dziejach planety pozwalały życiu przetrwać, dziś mogą okazać się pułapką. W jaki sposób, pokazują to cytowane wyżej badania: m.in. wpędzając organizmy w procesy, które – w przypadku, gdyby udało się odwrócić efekt ocieplenia – staną się dla żywych stworzeń zagrożeniem lub utrudnieniem egzystencji zamiast szansą.