Еволюцията протича в продължение на хилядолетия. Климатичните промени обаче се движат много по-бързо. Това несъответствие убива някои от най-жизненоважните екосистеми на планетата, от извисяващите се секвои на Калифорния до ливадите с морска трева по крайбрежието ѝ. И двете съхраняват огромни количества въглерод и поддържат сложни мрежи от живот, предава АР.
Морските горещи вълни, рекордните горски пожари и развитието на крайбрежните зони изтласкват тези системи отвъд техните граници, тъй като изменението на климата, предизвикано от емисиите на горива като петрол и газ, се ускорява. Според доклад от 2019 г. на междуправителствен научен орган, свързан с Организацията на обединените нации, около 1 милион вида са изправени пред изчезване, много от тях в рамките на десетилетия. До голяма степен основната причина за това са човешки дейности като унищожаване на местообитанията, замърсяване и прекомерна употреба на природни ресурси.
Учените работят за запълване на тази празнина с нововъзникваща дисциплина, наречена консервационна геномика – секвениране на пълния генетичен план на организма, за да се идентифицират индивиди с черти, подходящи за оцеляване при суша, болести и други климатични екстремуми. След това тази информация трябва да се използва за насочване на възстановяването.
Кораловите рифове са сред първите екосистеми, където тези геномни инструменти се прилагат. Повтарящите се морски горещи вълни, които са причинили масово избелване, са опустошили рифове по целия свят. Чрез секвениране на коралите и водораслите, които живеят в тях, изследователите са идентифицирали колонии, които естествено издържат на по-високи температури и започват да тестват дали селективното размножаване и отглеждане на тези по-устойчиви корали може да подпомогне за възстановяването на рифовете.
Морските треви са подложени на стрес
В Южна Калифорния изследователи прилагат подхода към морската трева, тъй като традиционните методи за възстановяване се провалят. Растението осигурява местообитание за риби, раци и планктон, храни прелетни птици и заключва в крайбрежните седименти въглерод и метан – и двата парникови газове, които задържат топлината.
Условията в заливите на Сан Диего се променят. Водите се затоплят. Кралските приливи – най-високите приливи за годината, които изменението на климата прави по-чести и по-силни – раздвижват седиментите и намаляват светлината, която достига до морското дъно. Това допълнително замъглява водата. В резултат усилията за повторно залесяване се провалят в около половината от случаите.
„Геномиката за опазване на природата става особено важна, защото в момента климатът се променя – растение, което е виреело чудесно в залива Сан Диего, сега изпитва трудности в новата твърде гореща обстановка“, казва Тод Майкъл, професор-изследовател в Института за биологични изследвания „Солк“.
В Мишън Бей Майкъл и колегите му са открили ключ към подобряване на тези шансове – естествено срещащ се хибрид, който превъзхожда родителския си вид. Растението, кръстоска между плитководна Zostera marina и по-дълбоководна Zostera pacifica, се е запазило там, където и двата родителски вида са се борили.
Чрез секвениране на генома му екипът идентифицира гени, свързани с циркадния часовник на растението, които остават активни по-дълго при условия на слаба светлина – модел, който учените смятат, че може да му помогне да фотосинтезира по-ефективно в мътна вода.
Констатациите показват, че възстановяването може да се подобри чрез селекция или размножаване на растението, по-подходящи за бъдещи условия. Но засега тази работа остава до голяма степен експериментална и все още не е внедрена в голям мащаб в полеви условия. Изследователите са си партнирали с еколози от Института по океанография „Скрипс“, за да проучат как тези открития могат да бъдат приложени при бъдещо възстановяване.
Прилагане на геномни техники към секвоите в Северна Калифорния
Секвоите са сред най-високите и най-стари дървета на Земята и горите им съхраняват повече въглерод на акър от всички други, според проучване от 2020 г. на Save the Redwoods League и Humboldt State University.
Докато тези дървета са еволюирали с чести пожари с ниска интензивност, днешните по-горещи и по-разрушителни горски пожари, съчетани със суша, вземат все по-големи жертви. Дърводобивът е оказал още по-голямо въздействие – около 95% от старите секвои са били изсечени, което драстично е намалило генетичното разнообразие.
Учените вече са секвенирали генома на секвоята – мащабно начинание, като се има предвид размерът ѝ, който е почти девет пъти по-голям от човешкия геном.
Изследователите обаче казват, че работата не е само за възстановяване на това, което някога е съществувало, а за подготовка на горите за климат, който вече не прилича на миналото.
„Там, където един организъм е бил адаптиран към определено място в даден момент, може би вече не е. Може да са необходими различни генетични вариации, за да се адаптира към новата среда“, казва Дейвид Нийл, горски генетик и почетен професор в Калифорнийския университет.
Ранните анализи вече свързват гени с характеристики като устойчивост на суша и адаптация към температурата, но изследователите казват, че е необходима по-задълбочена работа, за да се потвърдят тези връзки, преди да могат да бъдат използвани за насочване на възстановяването. Тази работа е в застой поради ограничено финансиране.
Само природозащитната геномика не може да реши проблема с изменението на климата.
„Може да е полезно, но не е само по себе си решение. Това, което трябва да се даде приоритет, е намаляването на емисиите на парникови газове“, казва Карън Хол, професор по екологични изследвания в Калифорнийския университет.
Геномните инструменти могат да помогнат на определени видове, особено на дългоживеещите, като секвоите, които не могат да се адаптират достатъчно бързо сами, но те идват с ограничения. Екосистемите са изградени върху сложни взаимоотношения между растения, животни, микроби и гъби. Инженерството или селекцията на климатични устойчиви черти при един вид не гарантира оцеляването на многото други, които зависят от него.
