Fiskens hurtige reaktion på klimaændringer

Når et kemisk alarmsignal udløses i en af ​​to kanaler, den normale reaktion for en fisk er at svømme ned ad kanalen uden kemikaliet. Men når vandet er mere surt, nogle fisk opfører sig ikke normalt:i stedet svømmer de ned ad kanalen, der indeholder den kemiske alarm og så mod "fare".

Fisk født af forældre, der er tolerante over for forhøjede niveauer af kuldioxid (CO2), kunne have en bedre chance for at tilpasse sig havets forsuring. At forstå, hvordan livet i havet tilpasser sig disse og lignende miljøændringer, kan hjælpe med at forbedre fremtidige bevaringsstrategier.

Et internationalt hold ledet af KAUST ønskede at forstå, hvordan fiskegener blev påvirket af eksponering for høje CO2-niveauer på forskellige tidspunkter i deres levetid. De ville også vide, om der var en effekt på fisk født af forældre, der var udsat for forhøjede CO2-niveauer.

KAUSTs beregningsbiolog Timothy Ravasi og kolleger indsamlede voksne piggede damselfish fra Great Barrier Reef i Australien og udsatte dem for CO2-niveauer svarende til dem, der forventes for havvande i slutningen af ​​århundredet.

Fisk, der er følsomme over for forhøjede CO2-niveauer, reagerer ikke på kemiske signaler fra rovdyr (de svømmer ikke væk), påvirker deres overlevelse.

"De forhøjede niveauer af CO2, der forventes i slutningen af ​​århundredet, er blevet betragtet som mindre ændringer for hvirveldyr af nogle, " siger KAUST havbiolog, Celia Schunter; imidlertid, fiskens reaktioner i vores undersøgelse indikerer, at ændringer er ret betydelige, både i deres adfærd såvel som mere systemisk.

"Da vi placerede vores fisk i miljøer med forhøjede CO2-niveauer, vi observerede reaktioner fra en tredjedel af deres genom, " forklarede Schunter. Interessant nok, disse molekylære ændringer, vi observerede i fisken, blev næsten genvundet, hvis dens forældre tidligere havde oplevet høje CO2-niveauer.

"Dette resultat tyder på, at den molekylære effekt af forhøjet CO2 stort set er bufret på tværs af generationer, hvilket kunne være et godt tegn, " siger Schunter..

Holdet fandt et samspil mellem genetik og de epigenetiske signaler, der tænder og slukker gener som reaktion på miljømæssige variationer. "Epigenetik ser ud til at være en vigtig mekanisme for fisk til at vænne sig til et miljø med højt CO2-indhold, " siger Ravasi; "men, at tilpasse sig, fisk skal først have en genetisk disposition for tolerance for at give denne tolerance videre til deres afkom, " han siger.

Forskerne fandt bevis for, at CO2-følsomme fisks manglende evne til at reagere på kemiske signaler fra rovdyr skyldes en hyperaktiv cyklus, der involverer overførsel af en hæmmende neurotransmitter fundet i hjernen.

De scanner nu hele genomet af damselfish for at identificere den del, der er ansvarlig for CO2-tolerance. De planlægger også at se, om disse mønstre er almindelige i andre fiskearter og i forskellige økosystemer, herunder en undersøgelse af de fisk, der lever i nærheden af ​​undersøiske vulkanske CO2-udsivninger i Milne-bugten i Papua Ny Guinea.