Как климат меняет растения: эксперимент на 30 участках мира

Биологи проверили, смогут ли растения адаптироваться к потеплению. Для эксперимента в 30 климатических зонах в течение 5 лет выращивали образцы Arabidopsis thaliana.

Ученые изучили адаптацию растений к изменению климата в 30 зонах

Источник: Королевские ботанические сады Кью

На протяжении десятилетий, с тех пор как биологи осознали потенциальный вред изменению климата для окружающей среды, они опасались, что растения не успеют эволюционировать достаточно быстро, чтобы приспособиться к стремительно растущей температуре на планете. При этом исследования о том, как разные виды реагируют на потепление, продвигались медленно — обычно это были разрозненные эксперименты, которые независимые научные группы проводили в разных странах без общей координации.

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли решил изменить подход: они организовали эксперименты одновременно в 30 разных климатических зонах — в Западной Европе, Средиземноморье, на Ближнем Востоке и в Северной Америке. Растения (генетически разнообразная смесь Arabidopsis thaliana, однолетнего вида из семейства горчичных) росли там пять лет практически без ухода, их только пропалывали.

В уникальном эксперименте ученые высадили 360 небольших участков арабидопсиса в различных климатических зонах — от альпийских до пустынных — и оставили их на пять лет для эволюции или гибели

Источник: Калифорнийский университет в Беркли

Целью опыта было установить, насколько быстро эти растения смогут эволюционировать под воздействием разных климатических испытаний: от суровых зим в заснеженных Альпах до экстремальной жары в пустыне Негев.

Полученные данные о скорости эволюции и сопутствующих генетических изменениях крайне важны: они помогут создать модели для выявления растений и животных, которым грозит исчезновение из‑за меняющихся условий окружающей среды.

Эксперимент шел с осени 2017‑го по весну 2022‑го года. Анализ геномных данных за первые три года (360 экспериментов на 12 участках) показал, что большинство популяций генетически эволюционировали, адаптируясь к среде. Но в экстремально теплых условиях некоторые не демонстрировали ранней эволюции — их развитие шло хаотично, что в итоге приводило к вымиранию.

Исследователи секвенировали геномы более 70 тысяч выживших растений и выявили миллионы изменений в экспрессируемых генах. Схожие адаптации фиксировались в похожих климатических условиях (в 24 из 30 мест). Особенно пострадали гены, отвечающие за восприятие теплового стресса и контроль времени цветения. Скорость изменения частоты аллелей оказалась выше прогнозов биологов.

Как отмечают ученые, для выживания в долгосрочной перспективе популяции нужен естественный отбор. Если не появятся генотипы с повышенной приспособленностью, популяция не сохранит численность, особенно в теплых условиях.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что биологи раскрыли механизм защиты мха от засухи.