기후 변화는 유기체가 환경에서 어떻게 살고 기능하는지에 영향을 미치는 세계적인 문제입니다. 기후 변화가 바다에 어떻게 영향을 미치는지 설명하는 것은 특히 중요합니다. 이 물의 몸은 인간의 주요 식량 공급원의 고향이기 때문입니다. 유기체가 어떻게 적응하는지를 조사하는 것은 그들의 생존을 정확하게 예측하는 데 필수적이며, 유전적 변화를 추적하는 것은 연구자들이 변화하는 환경의 지속적인 영향을 결정하는 데 도움이 됩니다. 흔히 코페포드라고 알려진 해양 플랑크톤의 한 종류인 아카티아 톤사는 지배적인 해안 종이고 어업을 위한 중요한 식량 공급원입니다. A.tonsa와 같은 생물 지표 종을 연구함으로써, 연구원들은 해양 먹이 사슬이 지구 기후의 변화에 어떻게 반응할지에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다.
요각류는 변화하는 해양 환경에 대응하는 유전적 변화를 연구하는 데 특히 유용합니다. 하지만 야생에서 수각류의 진화하는 게놈을 추적하는 것은 시간이 많이 걸리고 힘들 수 있습니다. 이 문제를 피하기 위해 버몬트 대학의 Melissa Pespeni와 그녀의 그룹은 진화-수열 접근법을 사용합니다. "실험실에서 실험적인 진화를 하는 것은 모든 것을 통제하고 행동으로 진화를 측정할 수 있기 때문에 매우 강력하다고 생각합니다."라고 Pespeni는 말했습니다.
Pespeni와 그녀의 팀은 코네티컷 대학의 Hans Dam과 함께 최근 PNAS 연구에서 이 방법을 자세히 설명했습니다. 연구원들은 수각류 개체군을 물 온난화, 높은 이산화탄소 수준을 통한 산성화, 그리고 실험실의 두 해양 온난화와 산성화(OWA) 조건의 조합에 노출시켰고, 25세대에 걸쳐 이러한 조건에 대한 그들의 적응을 추적했습니다. 이전에 Pespeni와 그녀의 그룹은 이러한 조건에서 난자 부화 성공 및 생식 시기와 같은 생식 적합성 특성을 추적했습니다. 그들은 OWA 조건에 노출된 모집단의 적합성이 처음에는 감소했지만, 여러 세대에 걸쳐 스트레스 요인에 적응했다는 것을 발견했습니다.
현재 연구에서, 연구원들은 실험 선택적 압력에 반응하여 모든 요소 주파수가 어떻게 변화하는지 정량화하기 위해 0세대와 25세대에서 각 실험 그룹의 동물 게놈을 배열했습니다. 연구원들은 발달과 형태 형성과 관련된 적응 대립 유전자가 다중 스트레스 요인 실험에 고유하다는 것을 발견했고, 부화 성공의 관찰된 선택에 대한 가능한 설명을 제공했습니다.
"우리는 온난화가 이산화탄소보다 훨씬 더 강한 선택적 압력이라는 것을 보여주었습니다. 하지만 이들을 결합하면 독특한 시너지 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서, 그것은 단지 1 더하기 1은 2가 아니라, 1 더하기 1은 완전히 다른 것입니다."라고 Pespeni는 말했습니다. 이전 연구들이 진화하는 유기체에 대한 단일 스트레스 요인의 영향을 관찰한 반면, Pespeni의 연구는 다중 스트레스 요인이 비첨가적 방식으로 선택에 대한 고유한 반응을 초래한다는 것을 보여주었습니다. 이는 인간이 유발하는 환경 변화가 다면적이기 때문에 중요하며, 이 연구는 게놈 적응 반응의 복잡성을 드러냅니다.
이 연구에 참여하지 않은 루이지애나 주립 대학의 모건 켈리 교수에 따르면, 이 연구에서 연구원들이 제시한 통찰력은 이전의 단일 스트레스 요인이 작용하고 미래의 실험 설계에 영향을 미칠 것이라는 의문을 제기합니다. "특히 생태계의 핵심적인 역할을 하는 종들에게 진화적 변화가 기후 변화에 대응하여 어떤 역할을 할 것인지에 대한 큰 의문이 있습니다," 라고 켈리가 말했습니다. "그들이 게놈 정보를 통합하는 방법은 해양 실험 진화의 세계에서 최고입니다. 그리고 그들이 얻을 수 있는 통찰력이 특히 중요하다고 생각합니다."
Pespeni에 따르면, 그녀의 연구는 복합적인 환경 변화에 따라 결국 번식하는 능력을 완전히 회복했다는 것을 밝혀냈기 때문에 기후 변화 앞에서 희망을 유지할 이유가 있다고 합니다. 이것은 환경 변화가 과학자들이 추정하는 것만큼 일부 유기체에 재앙적이지 않을 수도 있다는 것을 나타냅니다. 미래에, Pespeni와 그녀의 그룹은 추가적인 스트레스 요인과 변수를 통합하여 자연 환경 변화를 더욱 모방하고 다른 유전적 배경을 가진 다른 수각류 종들을 연구할 것입니다.
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