Jeśli chodzi o przewidywanie liczebności gatunku, rozmiar ciała wydaje się być podstawowym i powtarzalnym predyktorem, przy czym mniejsze organizmy występują w większej liczbie niż większe. Zastrzeżenie, znane jako reguła Bermanna, polega na tym, że w regionach polarnych przeważają organizmy o większych ciałach. Inne czynniki wpływające na liczebność gatunku to dostępność światła, dostępność pożywienia, konkurencja i drapieżnictwo.

Nowe odkrycia zespołu naukowców zajmujących się naukami biologicznymi z Uniwersytetu Alberty wzbogaciły naszą wiedzę na temat liczebności gatunków o element genetyczny.

Rozmiar genomu, całkowita ilość DNA zawarta w jednej kopii pojedynczego kompletnego genomu, może być również silnym predyktorem liczebności gatunków. W artykule zbadano okrzemki, które są jednokomórkowymi glonami odgrywającymi ważną rolę w słodkowodnych i morskich sieciach pokarmowych. Tworzą one długołańcuchowe kwasy tłuszczowe, takie jak olej rybi i inne lipidy, które służą jako energia. Cząsteczki energii wytwarzane przez okrzemki wędrują w górę sieci pokarmowej od zooplanktonu do owadów wodnych, ryb i ludzi.

Okrzemki odgrywają również kluczową rolę w fotosyntezie, procesie, w którym dwutlenek węgla jest przekształcany w tlen. Szacuje się, że 20-25 procent tlenu na Ziemi pochodzi z okrzemek – więcej niż z lasów deszczowych i roślin lądowych.

Kluczowym odkryciem było to, że temperatura i wielkość genomu, a nie wielkość ciała, miały największy wpływ na maksymalną szybkość wzrostu populacji okrzemek. Jednak wielkość ciała nadal miała znaczenie w chłodniejszych szerokościach geograficznych, zachowując regułę Bermanna.

Okrzemki w komorze wzrostu.

Artykuł zatytułowany „Liczba okrzemek w oceanach polarnych jest przewidywana na podstawie rozmiaru genomu” został opublikowany w Biologia PLoS przez trójkę autorów z Wydziału Nauk Biologicznych: Wade’a Robertsa, badacza podoktorskiego w Laboratorium Alversona; Adama Siepielskiego, profesora nadzwyczajnego; i Andrew Alversona, profesora i dyrektora Laboratorium Alversona.

Roberts zauważył, że wielkość genomu okrzemki ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania komórki i jej zdolności do adaptacji do zmieniającego się środowiska.

„W fitoplanktonie wielkość komórki jest silnie skorelowana z wielkością genomu” – wyjaśnił Roberts. „Wiedzieliśmy o tym od jakiegoś czasu. Ale nie byliśmy pewni, czy wielkość komórki napędza wielkość genomu, czy odwrotnie. Byliśmy w stanie bezpośrednio przetestować to poprzez analizę ścieżki, aby określić kierunkowość. Odkryliśmy, że wzrost wielkości genomu prowadził do wzrostu wielkości komórki. Potwierdziliśmy więc, że wielkość genomu napędza wielkość komórki”.

Rozmiar genomu okrzemek może różnić się 50-krotnie między gatunkami, ale większość różnic w materiale genetycznym składa się z powtarzającego się DNA. DNA koduje białka, które są budulcem życia, ale nie jest jasne, w jaki sposób to powtarzające się DNA jest wykorzystywane przez komórkę. Szacuje się, że tylko około 2 procent ludzkiego genomu koduje geny.

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badań pogłębiają wiedzę na temat liczebności gatunków, pokazując, że pojedyncza, fundamentalna cecha dla wszelkiego życia, wielkość genomu, może przewidywać liczebność gatunków w skali globalnej.

„Większe organizmy są liczniejsze w regionach polarnych” – powiedział Roberts. „Dotyczy to ssaków i innych organizmów wielokomórkowych. Ale nie wiedzieliśmy, czy dotyczy to również fitoplanktonu. Teraz możemy przewidywać skład społeczności na podstawie temperatury. Pomoże nam to przewidzieć, czy większe okrzemki będą w stanie przetrwać w cieplejszych wodach”.

Na ocieplającej się planecie może to oznaczać redukcję populacji okrzemek o dużych komórkach i potencjalne zmniejszenie produkcji tlenu.

O Uniwersytecie Arkansas: Jako sztandarowa instytucja Arkansas, U of A zapewnia konkurencyjną na arenie międzynarodowej edukację w ponad 200 programach akademickich. Założony w 1871 r. U of A przyczynia się do gospodarki Arkansas kwotą ponad 2,2 mld USD poprzez nauczanie nowej wiedzy i umiejętności, przedsiębiorczości i rozwoju zawodowego, odkrywania poprzez badania i działalność twórczą, a także zapewnianie szkoleń w zakresie dyscyplin zawodowych. Carnegie Foundation klasyfikuje U of A wśród nielicznych amerykańskich college’ów i uniwersytetów o najwyższym poziomie działalności badawczej. Wiadomości ze Stanów Zjednoczonych i raport światowy plasuje U of A wśród najlepszych publicznych uniwersytetów w kraju. Zobacz, jak U of A pracuje nad budowaniem lepszego świata w Arkansas Research and Economic Development News.