Потепление океана влияет на рост, скорость метаболизма и генную активность только что вылупившихся рыб-клоунов.
Будущее потепление океана и морские тепловые волны могут повлиять на рост и развитие рыб-клоунов на самых ранних стадиях их жизни, предполагает новое исследование, недавно опубликованное в Science of The Total Environment .
Группа морских биологов из Окинавского института науки и технологий (OIST) вырастила легендарную коралловую рыбу в неволе при температуре воды 28°C или 31°C. Температура 28°C соответствует текущей летней температуре морской воды на Окинаве, а температура 31°C достигается во время современных морских волн тепла и соответствует прогнозам МГЭИК о потеплении на 3°C к 2100 году.
Ученые изучали рыбу-клоуна Amphiprion ocellaris в течение 20 дней после вылупления — критический период развития, который недостаточно изучен в связи с изменением климата. Они обнаружили, что при более высоких температурах личинки росли быстрее, имели более высокую скорость метаболизма и демонстрировали изменения в активности определенных генов .
«Большинство исследований изменения климата были сосредоточены на взрослых или молодых рыбах-клоунах», — сказал Билли Мур, первый автор и доктор философии. студент отдела по изменению морского климата OIST под руководством профессора Тимоти Раваси. «Сосредоточившись на личиночных стадиях, мы можем получить более полную картину того, как на рыбу-клоуна может повлиять потепление океанов и изменение климата ».
В течение первых 20 дней рыба-клоун проходит семь стадий развития, которые в дикой природе отмечены отчетливыми изменениями в местоположении и поведении. Сразу после вылупления личинки рыбы-клоуна уносятся с родного рифа в открытый океан. Примерно через десять дней рыба-клоун достигает четвертой стадии, когда происходит метаморфоза, и рыба начинает приобретать свой культовый оранжево-белый цвет. Примерно на 14-й день рыба-клоун, находящаяся сейчас на пятой стадии развития, находит новый риф, а на шестой стадии ищет хозяина-анемона и поселяется в нем.
В ходе исследования ученые фотографировали и измеряли личинок рыбы-клоуна в течение 20-дневного периода, чтобы определить их личиночную стадию , и провели испытания для изучения метаболизма. Команда обнаружила, что личинки, выращенные при 31°C, достигают вех развития, таких как метаморфоз, примерно на два дня раньше, чем личинки, выращенные при 28°C. Они также обнаружили, что средняя скорость метаболизма у личинок была выше, что, вероятно, обуславливало более высокие темпы роста.
Однако предсказать, как более быстрое развитие может повлиять на выживание рыбы-клоуна в условиях будущего потепления, очень сложно.
Мур объяснил: «С одной стороны, большинство рыб-клоунов не переживают личиночный период из-за хищничества, поэтому сокращение этого времени может увеличить их шансы на выживание и заселение. С другой стороны, более быстрое развитие может означать, что рыбы-клоуны рассредоточиваются по новым рифам. менее эффективно, и личинки могут быть не в состоянии потреблять достаточное количество пищи, чтобы удовлетворить свои возросшие потребности в энергии».
Исследовательская группа также исследовала активность генов рыб-клоунов на каждой стадии развития.
«В целом мы увидели действительно сильную молекулярную реакцию на потепление», — сказал Мур. «На каждом этапе многие гены — более 450 — либо увеличивали, либо уменьшали активность».
Когда исследователи изучили функции генов, активность которых изменилась, они обнаружили, что у рыб-клоунов, выращенных при температуре 31°C, гены, связанные с тепловым стрессом, были более активны с самых ранних стадий развития.
На седьмой стадии исследователи также наблюдали снижение активности генов, участвующих в нейротрансмиссии, а это означает, что более высокие температуры потенциально могут привести к изменениям в поведении рыбы-клоуна.
Исследователи также нашли доказательства того, что выращивание рыбы-клоуна при более высоких температурах изменяет эпигеном рыбы-клоуна. Эпигеном, как объяснил Мур, относится к химическим изменениям, происходящим в геноме либо непосредственно в ДНК, либо в белках, связанных с ДНК. Эти химические изменения, известные как эпигенетические модификации , влияют на то, как ДНК упаковывается в хромосомы, что определяет активность генов.
У рыбы-клоуна, выращенной при 28°С, гены, участвующие в эпигенетической модификации, были высокоактивны на третьей и шестой стадиях. Однако у рыбы-клоуна, выращенной при 31°C, команда не наблюдала такой же активности, что позволяет предположить, что эти эпигенетические модификации могут снижаться при более высоких температурах.
«Сейчас мы начинаем эксперименты по изучению различий эпигенома у рыб-клоунов, выращенных при температуре 31 °C, по сравнению с 28 °C. Это может иметь действительно важные последствия, поскольку эпигенетические изменения, заложенные на ранних стадиях развития, влияют на то, как особи реагируют на изменения и стрессы. в окружающей среде во время их взрослой жизни », — сказал Мур.
