С помощью эксперимента по селективному скрещиванию термоустойчивых кораллов Acropora digitifera ученые смогли получить дочерние колонии, которые способны в среднем на неделю дольше выдерживать потепление воды на один градус, что может оказаться спасением во время морских волн жары. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Потепление океана поставило под угрозу экосистемы коралловых рифов: для них губителен как рост температуры, так и малейшее подкисление морской воды, которое происходит из-за растворения в ней все большого количества углекислого газа. Кораллы способны до некоторой степени адаптироваться к изменению климата. Их термоустойчивость отличается между разными таксонами и даже внутри одних и тех же популяций, однако все еще нет надежных оценок наследуемости признаков, которые могут помочь рифам в условиях меняющегося климата.
Ученые под руководством Адрианы Хуманес (Adriana Humanes) и Лиама Лакса (Liam Lachs) из Ньюкаслского университета исследовали, как наследуется термоустойчивость у мадрепоровых кораллов Acropora digitifera. Они отобрали родительские колонии с высокой и низкой устойчивостью к тепловому стрессу и подвергли их селективному скрещиванию, чтобы получить разные варианты потомства. В течение 6-13 месяцев колонии F1 выращивали в питомнике с морской водой, а затем пересаживали на участки в естественной среде обитания. Когда кораллы достигали размеров взрослых особей, фрагменты родительских и дочерних колоний подвергали кратковременному (семь дней) и долговременному (35 дней) тепловому стрессу, а затем оценивали их состояние по шкале здоровья.
Устойчивость к высоким температурам у кораллов передалась по наследству. Для способности выживать в условиях краткосрочного стресса коэффициент наследуемости h2 составил 0,29; в условиях длительного стресса — 0,23. Это значит, что 23-29 процентов наблюдаемых различий в признаке объясняются аддитивными генетическими эффектами, а не воздействием среды. Селективное разведение (то есть выбор термоустойчивых родителей) показало лучшие результаты, чем выбор смешанных или неустойчивых пар. Дочерние колонии от высокоустойчивых родителей могли выживать на неделю дольше при условии роста температуры на градус по сравнению с потомством от низкоустойчивых родителей.
В ходе исследования выяснилось, что толерантность к краткосрочному и длительному тепловому стрессу у кораллов схожа фенотипически, но не генетически — вероятно, за это отвечают разные генетические механизмы. Селекция кораллов на краткосрочную термоустойчивость не улучшила долгосрочную устойчивость у потомства. На устойчивость к тепловому стрессу также не повлияли симбиотические водоросли (Symbiodiniaceae). Авторы отметили, что хотя результаты и указывают на то, что селективное разведение может повысить устойчивость кораллов к тепловому стрессу, пока результаты такой селекции несомасштабны реальному потеплению, которое наблюдается в океане. Впрочем, они могут помочь в защите коралловых рифов во время таких событий как морские волны жары.
Не все исследования свидетельствуют об успешной адаптации морских организмов к изменению климата. Недавно ученые выяснили, что взросление красных морских ушек в подкисленной морской воде привело к подавлению роста, уменьшению размера гонад и снижению выживаемости, причем такой эффект прослеживался и в следующем поколении.