Tempo zmian środowiskowych jest wyjątkowo trudne dla dzikich organizmów. Poszczególne rośliny i zwierzęta mogą dostosować swoją biologię, aby skutecznie radzić sobie z nowymi presjami w obliczu nowego środowiska; jest to znane jako plastyczność fenotypowa.

Plastyczność najprawdopodobniej będzie miała znaczenie podczas wczesnych etapów kolonizacji nowych obszarów lub w przypadku narażenia na toksyczne substancje w środowisku. Według nowych badań opublikowanych w czasopiśmie Ekologia przyrody i ewolucjawczesna plastyczność może wpływać na zdolność do ostatecznej ewolucji adaptacji genetycznych w celu podboju nowych siedlisk.

Sea campion, przybrzeżny dziki kwiat pochodzący z Wielkiej Brytanii i Irlandii, przystosował się do toksycznych, bogatych w cynk odpadów górniczych z epoki przemysłowej, które niszczą większość innych gatunków roślin. Rośliny tolerujące cynk ewoluowały kilka razy z wrażliwych na cynk populacji przybrzeżnych w różnych lokalizacjach.

Grupa naukowców kierowana przez Bangor University przeprowadziła eksperymenty na kampionie morskim, aby lepiej zrozumieć rolę plastyczności w szybkiej adaptacji.

Ponieważ tolerancja cynku ewoluowała kilka razy, naukowcy byli w stanie zbadać, czy plastyczność przodków zwiększa prawdopodobieństwo, że te same geny mogą być używane przez różne populacje poddane temu samemu środowisku.

Naukowcy byli w stanie zobaczyć, w jaki sposób plastyczność przodków z wybrzeża położyła podwaliny pod bardzo szybką adaptację, poddając tolerancyjne i wrażliwe rośliny zarówno łagodnym, jak i zanieczyszczonym cynkiem środowisku oraz oceniając zmiany w ekspresji genów w korzeniach rośliny.

Obóz morski

Campion morski zwykle rośnie na klifach i kamienistych plażach, ale wydobycie otworzyło dla nich nową niszę, której inne rośliny nie były w stanie wykorzystać. Nasze badania wykazały, że część korzystnej plastyczności roślin przybrzeżnych pomogła roślinom kopalnianym w tak szybkiej adaptacji.

Dr Alex Papadopulos, starszy wykładowca biologii (ekologia molekularna), Bangor University

Dr Alex Papadopulos dodaje: „Co ciekawe, jeśli gen reaguje na nowe środowisko w korzystny sposób u przodków roślin, jest znacznie bardziej prawdopodobne, że ten gen zostanie ponownie użyty we wszystkich liniach, które niezależnie dostosowują się do nowego środowiska”.

Plastyczność fenotypowa może zwiększać prawdopodobieństwo wystąpienia tego samego wyniku ewolucyjnego, gdyby odtwarzano taśmę życia. Jeśli zrozumiemy plastikowe reakcje gatunków na zmiany środowiskowe, możemy być lepiej przygotowani do przewidywania wpływu zmian klimatycznych na różnorodność biologiczną.

Dr Alex Papadopulos, starszy wykładowca biologii (ekologia molekularna), Bangor University

Odniesienie do czasopisma:

Wood, DP i in. (2023) Genetyczna asymilacja plastyczności przodków podczas równoległej adaptacji do zanieczyszczenia cynkiem w Silene uniflora. Ekologia przyrody i ewolucja. doi.org/10.1038/s41559-022-01975-w.

Źródło: