Zmiany w środowisku mają istotny wpływ na wiele istotnych cech i zdolność zwierząt do przetrwania i rozmnażania się. Na przykład u organizmów zmiennocieplnych podwyższone temperatury powietrza przyczyniają się do wcześniejszego wyklucia z jaj i szybszego wzrostu czy też dojrzewania płciowego. Te same gatunki zajmują rozmaite tereny, mroźne na północy, upalne na południu i te w sferze umiarkowanej. Zamieszkujące te ostatnie regiony gatunki powinny, zdaniem badaczy, najlepiej radzić sobie z szybkimi zmianami klimatu. Badania grupy naukowców pod kierunkiem dr. Szymona Śnieguli z Instytutu Ochrony Przyrody PAN opublikowane w „Journal of Evolutionary Biology” potwierdzają tę hipotezę.
– W naszych badaniach założono, że owady pochodzące z Polski, stanowiącej centrum ich zasięgu, powinny sobie lepiej radzić ze zmianami w środowisku w porównaniu do populacji z północnego (Szwecji) i południowego (Francja) skraju zasięgu, ponieważ te pierwsze doświadczają najbardziej optymalnych warunków bytowania i są liczniejsze. W takich warunkach ewolucja ważnych cech może zachodzić szybciej, a to z kolei pozwala lepiej przystosować się do zmieniającego się środowiska – mówi dr Śniegula (na fot.).
Członkowie zespołu zebrali jaja ważki pałątki pospolitej (Lestes sponsa) z trzech regionów Europy. To gatunek o szerokim zasięgu, dobrze znoszący warunki laboratoryjne. Badane populacje dzieliło 2800 km, od Północnego Koła Podbiegunowego aż do Lazurowego Wybrzeża. W trakcie hodowli laboratoryjnej naukowcy wykonali pomiary tempa wzrostu, długości życia i terminu klucia z jaj. Później oszacowali różnorodność każdej z tych cech w poszczególnych regionach.
Hodowla larw w warunkach naśladujących różne szerokości geograficzne umożliwiła określenie, w jakim stopniu geny i środowisko wpływają na mierzone cechy – okres klucia czy tempo wzrostu – a to z kolei pozwoliło stwierdzić, czy i w jakim stopniu badane populacje mają zdolność do modyfikacji opisywanych cech w odpowiedzi na zmiany klimatu. Sprawdzono również, czy opisywane cechy wzajemnie na siebie oddziałują. Jeśli są silnie powiązane genetycznie, mogą podlegać ewolucji jako całe pakiety, czyli zmiana jednej cechy będzie wymuszała zmianę kolejnej.
Wyniki badań potwierdziły przypuszczenia. Populacje centralne wykazywały się najwyższą zmiennością genetyczną poszczególnych cech, czyli największą zdolnością do pojawiania się zmian ewolucyjnych, w porównaniu do tych z północy i południa kontynentu.
Badania wykazały także, że powiązania genetyczne były bardzo silne u wszystkich badanych populacji. Wskazywałoby to, że zmiana jednej cechy pociąga ze sobą zmianę kolejnej, co może mieć pozytywny wpływ na przeżycie i przekazanie genów następnym generacjom. Np. osobniki klujące się wcześniej wykazują wolniejsze tempo wzrostu, co pozwala im osiągnąć dojrzałość płciową wówczas, gdy w środowisku panują optymalne warunki do rozrodu.
Jednak nic „za darmo”. Kosztem takiego powiązania cech jest brak możliwości ich niezależnej ewolucji. Pojawienia się w przyszłości optymalnych warunków, np. obfitości pokarmu, nic nie zmieni. Owady i tak nie będą w stanie więcej jeść, szybciej rosnąć i wcześniej się rozmnożyć, ponieważ są genetycznie „zaprogramowane” na spowolnienie wzrostu, jeśli wyklują się z jaj wcześniej.
– Nowatorstwo naszej pracy polega na tym, iż wykazuje ona, że te same czynniki zewnętrzne oddziałujące na osobniki tego samego gatunku, mogą mieć zupełnie inne skutki w odległych od siebie populacjach – podsumowuje dr Śniegula.
Dlatego konieczne jest prowadzenie badań w populacjach zajmujących różne miejsca. W niektórych regionach może dochodzić do wymierania całych populacji, podczas gdy w innych obserwowana będzie ekspansja gatunku.
JK
(Źródło: PAP Nauka w Polsce)