Это исследование контрастирует с более ранними исследованиями, предполагающими, что кокколитофориды не могут образовывать прочную раковину в кислой воде. Ожидается, что мировые океаны станут более кислыми, поскольку деятельность человека закачивает в атмосферу Земли все большее количество углекислого газа.Но после того, как исследователи вырастили один штамм кокколиторфора Emiliania huxleyi на протяжении более 700 поколений, что заняло около 12 месяцев, в условиях высокой температуры и закисления, которые ожидаются в океанах через 100 лет, у организмов не возникло проблем с производством своих покрытых панцирей раковин.
«По крайней мере, в этом эксперименте с одним штаммом кокколитофоридов, когда мы объединили более высокие уровни CO2 с более высокими температурами, они действительно показали лучшие результаты с точки зрения кальцификации». сказал Джонатон Стиллман, адъюнкт-профессор биологии в Государственном университете Сан-Франциско, который вместе с Эдом Карпентером, профессором биологии, и Томоко Комада, адъюнкт-профессором химии, возглавлял группу исследователей в Центре экологических исследований имени Ромберга Тибурона при университете. Исследование было выполнено докторантом Иной Беннер, магистрантами Рэйчел Дайнер и Дайан Ли и докторантом Стефаном Лефевром.
Кокколитофориды улавливают океанический углерод, встраивая его в свои раковины, которые обеспечивают балласт, ускоряющий опускание углерода в глубину моря. Эти маленькие организмы играют центральную роль в глобальном углеродном цикле, и их роль может быть нарушена, если повышение уровня углекислого газа в атмосфере и повышение температуры повлияют на их способность выращивать кальцинированные оболочки.В предыдущих экспериментах те же исследователи из штата Сан-Франциско обнаружили, что у одного и того же штамма кокколитофорид, выращиваемых на протяжении сотен поколений в условиях прохладной и подкисленной воды, росло меньше скорлупы, чем у тех, которые растут в современных условиях океана.
В краткосрочном исследовании, проведенном другими исследователями, которые изучали комбинированное воздействие более высоких температур и подкисления, у того же штамма также была меньшая раковина в более теплых и подкисленных условиях. Тем не менее, результаты этого нового долгосрочного эксперимента показывают, что этот штамм кокколитофоридов может иметь способность адаптироваться к более теплым и кислым морям, если дать им достаточно времени.Стилман сказал, что исследование подчеркивает важность оценки множества климатических факторов и их воздействия на эти организмы в течение длительного времени, чтобы понять, как они могут справиться с будущими изменениями окружающей среды океана.
«Мы не знаем, почему одни штаммы могут кальцифицироваться больше в будущем, а другие — меньше», — сказал он. Последние данные показывают, что генетическое разнообразие кокколитофорид в природе может частично помочь в решении вопроса о том, какие штаммы и виды могут быть «предварительно адаптированы к будущим условиям океана», — добавил Стиллман.
Хотя эти результаты показывают, что кальцификация кокколитофоридов может усилиться в будущих условиях океана, исследователи говорят, что до сих пор неясно, «могут ли и как такие изменения повлиять на экспорт углерода в глубоководные районы».Исследователи получили еще один сюрприз, когда они использовали недавно разработанные геномные подходы для сравнения экспрессии генов, связанных с кальцификацией, в кокколитофоридах, выращиваемых в нынешних и будущих условиях морской воды. «Мы действительно ожидали увидеть, что многие гены, которые, как известно, участвуют в кальцификации, значительно изменятся в клетках, которые процветали при высокой температуре и высокой кислотности, — сказал Стилман, — учитывая их повышенный уровень кальцификации».Но исследователи не обнаружили значительных изменений в экспрессии генов, которые, как известно, участвуют в кальцификации, из предыдущих исследований, сравнивающих штаммы с резко различающимися уровнями кальцификации. Возможно, эти гены работают как своего рода «выключатель» для кальцификации, предположил Стилман.
Могут быть задействованы и другие гены, которые контролируют кальцификацию более тонкими способами, влияя на степень кальцификации.