Forscher der University of Queensland haben einen bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, der es Kaulquappen in kalten Umgebungen ermöglicht, die schädlichen Auswirkungen ultravioletter (UV) Strahlung abzuschwächen.
Die von Coen Hird von der School of the Environment der UQ geleitete Studie stellt frühere Annahmen über die Anfälligkeit von Amphibien gegenüber dem Klimawandel in Frage und wirft Licht auf ihre bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit.
Die Forschung wird im veröffentlicht Zeitschrift für Thermobiologie Und JEZ-A Ökologische und Integrative Physiologie.
„Amphibien sind besonders anfällig für UV-Strahlung und leiden unter erhöhter Sterblichkeit, Defekten, verlangsamter Entwicklung, DNA-Schäden, physiologischen Veränderungen und verminderter Fitness“, sagte Hird. „Traditionell ging man davon aus, dass hohe UV-Strahlen in Kombination mit kühlen Temperaturen schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit von Amphibien haben. Unsere Studie zeigt jedoch, dass Kaulquappen, die in kalten Umgebungen gezüchtet werden, den negativen Auswirkungen der UV-Exposition auf DNA-Schäden entgegenwirken können, indem sie sich an die Bedingungen gewöhnen.“
Die Forscher verwendeten die Larven des Gestreiften Sumpffrosches, einer Art, die in verschiedenen Klimazonen Australiens vorkommt und dafür bekannt ist, in feuchten Lebensräumen wie Seen und Teichen zu gedeihen.
Sie verglichen DNA-Schäden durch UV-Exposition bei Kaulquappen, die bei unterschiedlichen Temperaturen – kalt und warm – aufgezogen wurden.
„Die Kaulquappen, die bei kühleren Temperaturen UV-Strahlung ausgesetzt waren, konnten UV-bedingte Schäden durch thermische Akklimatisierung vollständig kompensieren“, sagte Hird. „Dies deutet darauf hin, dass Arten mit größerer Akklimatisierungsfähigkeit möglicherweise widerstandsfähiger sind, da der Klimawandel und der Ozonabbau die Temperaturen und die UV-Exposition weiter verändern.“
Die Forscher untersuchten auch, was die Akklimatisierung antreibt.
„Wir erwarteten, dass das Melanin, das für diese Transformation produziert wurde, ihre DNA vor UV-Strahlung schützte, weil sich Kaulquappen, die bei kalten Temperaturen aufgezogen wurden, sehr dunkel färbten“, sagte Hird. „Aber zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass dies überhaupt nicht der Fall war. Stattdessen verändern oder erhöhen die Kaulquappen wahrscheinlich ihre DNA-Reparaturenzyme, um dem Einfluss kalter Temperaturen auf UV-induzierte DNA-Schäden entgegenzuwirken. Dies öffnet die Tür zu einem neuen Verständnis.“ zeigt, wie sich Amphibien an veränderte Umweltbedingungen anpassen, und ist ein Beweis für ihre Widerstandsfähigkeit angesichts der Herausforderungen des Klimawandels.“
Hird sagte, die Forschungsergebnisse seien bedeutsam.
„Naturschützer können diese Fähigkeit zur Akklimatisierung nun in ihre Vorhersagen einbeziehen, wie Amphibien auf sich ändernde Klimabedingungen und Landnutzung reagieren werden“, sagte er. „Es kann auch umfassendere Auswirkungen auf das Verständnis geben, wie sich verschiedene Arten an Umweltveränderungen anpassen, was Hoffnung auf die Erhaltung gefährdeter Ökosysteme weltweit gibt.“
Mehr Informationen:
Coen Hird et al.: Die thermische Kompensation reduziert DNA-Schäden durch UV-Strahlung. Zeitschrift für Thermobiologie (2023). DOI: 10.1016/j.jtherbio.2023.103711
Coen Hird et al, Kältebedingte Hautverdunkelung schützt Amphibienlarven nicht vor UV-assoziierten DNA-Schäden, Journal of Experimental Zoology Teil A: Ökologische und integrative Physiologie (2024). DOI: 10.1002/jez.2780