Klimatske promjene brže od evolucije: Naučnici koriste DNK da nadoknade zaostatak
Taj nesrazmjer ubija neke od najvažnijih ekosistema na planeti, od gorostasnih kalifornijskih sekvoja do livada morske trave duž obale, koje skladište ogromne količine ugljika i podržavaju složene životne lance.
Morski toplotni valovi, rekordni požari i obalna izgradnja guraju ove sisteme preko njihovih granica dok klimatske promjene, potaknute emisijama goriva poput nafte i gasa, ubrzavaju. Procjenjuje se da milion vrsta prijeti izumiranje, mnogima u roku od nekoliko decenija, ponajviše zbog ljudskih aktivnosti poput uništavanja staništa, zagađenja i prekomjerne eksploatacije prirodnih resursa, navodi se u izvještaju iz 2019. godine međuvladinog naučnog tijela pri Ujedinjenim narodima.
Naučnici nastoje smanjiti taj jaz novom disciplinom pod nazivom konzervacijska genomika: sekvenciranjem kompletnog genetskog plana organizma kako bi se pronašli jedinke s osobinama pogodnim za preživljavanje suše, bolesti i drugih klimatskih ekstrema, a zatim korištenjem tih informacija za usmjeravanje obnove ugroženih vrsta i staništa.
Korali su među prvim ekosistemima u kojima se ovi genomski alati već koriste. Ponavljani morski toplotni valovi, koji su izazvali masovno izbjeljivanje, devastirali su grebene širom svijeta. Sekvenciranjem koralja i algi koje žive u njima, istraživači su identificirali kolonije koje prirodno podnose više temperature i počinju testirati može li selektivno razmnožavanje i uzgoj tih otpornijih koralja pomoći oporavku grebena.
Na jugu Kalifornije istraživači primjenjuju ovaj pristup na jeguljastu morsku travu (eelgrass), vrstu morske trave, dok tradicionalne metode obnove sve češće zakazuju. Ova biljka pruža stanište za ribe, rakove i plankton, hrani migratorne ptice i vezuje ugljik i metan, oba staklenička gasa koja zadržavaju toplotu, u obalne sedimente.
Uslovi u zaljevima San Diega se mijenjaju. Vode se zagrijavaju. Kraljevske plime, najviše godišnje plime, koje klimatske promjene čine češćim i snažnijim, podižu sediment i smanjuju količinu svjetlosti koja dopire do morskog dna. Izgradnja šalje otjecanje u zaljeve, dodatno zamućujući vodu.
Kao rezultat toga, napori da se ponovo zasade izgubljene livade morske trave propadaju otprilike u polovini slučajeva.
"Konzervacijska genomika postaje posebno važna jer se upravo sada klima mijenja, biljka koja je nekad odlično rasla u zaljevu San Diego, sada možda trpi jer je taj zaljev postao previše topao za nju", rekao je Todd Michael, istraživački profesor na Institutu Salk za biološke studije.
U Mission Bayu, Michael i njegove kolege otkrili su trag koji bi mogao poboljšati te izglede: prirodno nastali hibrid jeguljaste morske trave koji je nadmašio svoje roditeljske vrste. Biljka, križanac plitkovodne vrste Zostera marina i dubokovodne Zostera pacifica, opstajala je na mjestima gdje su se obje roditeljske vrste mučile.
Sekvenciranjem njenog genoma tim je identificirao gene povezane s cirkadijalnim satom biljke koji ostaju aktivni duže u uslovima slabog svjetla, obrazac za koji naučnici vjeruju da joj može pomoći da efikasnije provodi fotosintezu u mutnoj vodi.
Nalazi sugeriraju da bi se obnova mogla poboljšati odabirom ili uzgojem jeguljaste morske trave bolje prilagođene budućim uslovima. No za sada taj rad ostaje uglavnom eksperimentalan i još nije primijenjen u većem obimu na terenu. Istraživači su se udružili s ekolozima na Institutu za okeanografiju Scripps kako bi istražili kako se ta saznanja mogu iskoristiti u budućim projektima obnove.
Sekvoje spadaju među najviše i najstarije drveće na Zemlji, a njihove šume skladište više ugljika po hektaru od bilo kojih drugih, prema studiji iz 2020. koju su proveli organizacija Save the Redwoods League i Univerzitet Humboldt State.
Iako su se ove vrste razvile pod utjecajem čestih požara niskog intenziteta, današnji topliji i razorniji šumski požari, u kombinaciji sa sušom, ostavljaju sve veće posljedice. Sječa je imala još veći utjecaj: posječeno je oko 95 posto šuma drevnih sekvoja, čime je drastično smanjena genetska raznolikost.
Naučnici su već sekvencirali genom sekvoje – ogroman poduhvat s obzirom na to da je riječ o genomu koji je gotovo devet puta veći od ljudskog.
Ipak, istraživači ističu da se ne radi samo o vraćanju onoga što je nekad postojalo, nego o pripremi šuma za klimu koja više ne liči na onu iz prošlosti.
"Organizam koji je u jednom trenutku bio prilagođen određenoj lokaciji, možda to više nije", rekao je David Neale, genetičar šumskog drveća i počasni profesor Univerziteta Kalifornije u Davisu. "Možda će biti potrebna drugačija genetska varijacija da bi se prilagodio novom okruženju."
Prve analize počele su povezivati gene s osobinama poput otpornosti na sušu i prilagodbe temperaturi, ali istraživači kažu da je potrebno još rigoroznijeg rada kako bi se te veze potvrdile prije nego što se mogu koristiti za usmjeravanje obnove. Taj rad je usporen zbog ograničenog finansiranja.
"Genomika može biti korisna, ali nije rješenje samo po sebi", rekla je Karen Holl, ugledna profesorica studija o životnoj sredini na Univerzitetu Kalifornije u Santa Cruzu. "Prioritet bi trebalo da bude smanjenje emisija stakleničkih plinova."
Genomski alati mogli bi pomoći određenim vrstama, posebno dugovječnim poput sekvoja, koje se same ne mogu dovoljno brzo prilagoditi, ali imaju granice. Ekosistemi se zasnivaju na složenim odnosima između biljaka, životinja, mikroba i gljiva. Inženjering ili odabir klimatski otpornijih osobina kod jedne vrste ne garantuje opstanak mnogih drugih koje od nje zavise.
"Možete li genetski inženjeringom učiniti nekoliko vrsta tolerantnijim? Apsolutno. Ali to još uvijek nije ekosistem", rekla je Holl. "Nećemo se izvući iz klimatskih promjena tako što ćemo sve isprojektovati u laboratoriji."
