Eine Studie von Wissenschaftlern der Universität Manchester an vier häufig vorkommenden Fischarten hat ergeben, dass sich die Genexpression ändert, wenn ihre sich entwickelnden Embryonen wärmerem Wasser ausgesetzt werden.
Die Analyse des Kleinfleckigen Katzenhais, des Zebrafisches, des Europäischen Wolfsbarschs und des Dreistachligen Stichlings wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft der gesamten Umwelt.
Obwohl Wissenschaftler bereits wissen, dass die Erwärmung unserer Flüsse und Ozeane direkten physiologischen Stress für Fische verursacht, zeigt diese Studie, dass die Auswirkungen auf ihre sich entwickelnden Embryonen tiefgreifende Auswirkungen auf ihre Genexpressionsmuster als Erwachsene haben.
Diese Veränderungen können sich auch auf ihre Fähigkeit auswirken, auf künftige Temperaturveränderungen zu reagieren, was sich darauf auswirken kann, ob sie den Klimawandel im Erwachsenenalter überstehen.
Den Wissenschaftlern ist es nicht gelungen, konsistent unterschiedlich exprimierte Gene zu finden, die an biologischen Veränderungen im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung beteiligt sind.
Die Analyse der Universität Manchester legt jedoch nahe, dass unterschiedliche Phänotypen, die im späteren Leben identifiziert werden, durch Veränderungen in der Organisation des Transkriptoms – des genetischen Codes, wie er gelesen wird – einem entscheidenden Element des Lebens selbst, auftreten können.
Ihre Ergebnisse, die auf anspruchsvoller Modellierung basieren, zeigen, dass Transkriptome von Fischen, die sich in der Entwicklung erwärmt haben, durch eine erhöhte Störung in der Art und Weise gekennzeichnet sind, wie Gene interagieren, was einen weniger strukturierten, „zufälligeren“ Satz von Geninteraktionen impliziert.
Professorin Holly Shiels von der Universität Manchester sagte: „Der Klimawandel stellt eine große Bedrohung für Tiere dar. Da sich die Weltmeere und Flüsse weiter erwärmen, werden die physiologischen und bevölkerungsbezogenen Belastungen für Fische weiter zunehmen.“
„Wenn wir die Folgen der globalen Erwärmung vorhersagen und abmildern wollen, ist es entscheidend zu verstehen, wie sie die biologische Fähigkeit eines Tieres beeinflusst, auf zukünftige Umweltherausforderungen zu reagieren.“
Dr. Dan Ripley von der University of Manchester sagte: „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen während der Entwicklung und des Wachstums eines Embryos die Fähigkeit von Fischen beeinflussen kann, auf zukünftige Herausforderungen im späteren Leben zu reagieren.“
Dr. Adam Stevens von der University of Manchester fügte hinzu: „In unserer Studie haben wir herausgefunden, dass die entwicklungsbedingte Erwärmung die Beziehungen zwischen Genen beeinflusst. Die „Leitungen“ des Systems wurden verändert, mit Folgewirkungen darauf, wie es dann funktioniert Erwachsensein.
„Bei Tieren, die unter Kontrollbedingungen aufgezogen wurden, fehlte dies.“
Die Embryonen wurden entweder unter Kontrollbedingungen gehalten, die alltägliche Temperaturen darstellen, oder unter wärmeren Behandlungsbedingungen, die zukünftige Bedingungen unter dem Klimawandel darstellen.
Nach der Embryogenese wurden alle Fische unter Kontrollbedingungen gebracht, wodurch erwachsene Fische in freier Wildbahn simuliert wurden, die sich auf die Suche nach Gebieten mit ihrer bevorzugten Temperatur machten.
Obwohl sie als Erwachsene in ihrem bevorzugten Temperaturbereich lebten, wurden zwischen den Gruppen genomische Unterschiede im Zusammenhang mit den Temperaturen festgestellt, denen sie als Embryonen ausgesetzt waren.
Diese Unterschiede waren mit einer veränderten Fähigkeit verbunden, als Erwachsene auf zukünftige Erwärmungen zu reagieren.
Mehr Informationen:
Daniel M. Ripley et al, Erwärmung während der Embryogenese induziert eine dauerhafte transkriptomische Signatur bei Fischen, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.165954