Ель помнит, какими были температурные условия, когда она была семенем. Эта память помогает ему адаптироваться к изменению климата.«В генетическом материале есть своего рода гибкость. Условия окружающей среды во время развития семян создают память об этих температурных условиях.
Во многом как« молекулярный термостат », который может изменить цикл роста растения», — объясняет Карл Гуннар Фоссдал. Он является старшим научным сотрудником Норвежского института биоэкономических исследований (NIBIO).Это захватывающее явление вызвано эпигенетикой, горячей темой в науке.
Эта область генетики изучает, как факторы окружающей среды и другие внешние факторы влияют на гены и их поведение.Внутренний термостат
Зимой ель обыкновенная настолько закаливается, что может выжить, даже если ее погрузить в жидкий азот при температуре около 200 ° C ниже нуля.Однако весной, когда бутоны краснеют и он начинает расти, он совершенно не переносит морозы.
Если почки распустятся, а затем столкнутся с поздними весенними заморозками, все новые побеги, скорее всего, погибнут, и дерево проиграет другим деревьям в борьбе за место и ресурсы.Внутренний термостат ели европейской устанавливается, когда дерево еще только семя. Это происходит в развивающемся эмбрионе.«Наши исследования показывают, что этот термостат приводится в действие эпигенетическими механизмами, и этот эффект сохраняется на всю жизнь», — говорит Фоссдал.
Дольше, чем одна продолжительность жизниЭффект потенциально может длиться дольше, чем жизнь самого дерева, и передаваться потомству. Ученые пока этого точно не знают.
Фоссдал и его коллеги из NIBIO и Норвежского университета естественных наук (NMBU) наблюдали за клональными деревьями всего восемь лет. Им нужно подождать еще как минимум семь лет, прежде чем деревья будут готовы к размножению.Работа началась более 30 лет назад.
Большая часть новаторских работ была проделана норвежскими учеными Ойстейном Йонсеном и Торе Скроппа. Теперь ученые понимают, что происходит, но точные детали этих механизмов все еще остаются загадкой. По словам Карла Гуннара Фосдала: «У нас, конечно, есть четкое представление, но мелкие детали еще не доказаны. Это то, над чем мы работаем».
Смена наследственного материалаНа данный момент данные подтверждают гипотезу Фосдала и его коллег: эпигенетика изменяет наследственный материал.
На гены, кодирующие эпигенетическую обработку, влияют условия во время эмбриогенеза, и ель обыкновенная имеет больше генов, участвующих в эпигенетическом механизме, чем широколиственные деревья и травы.Эпигенетические метки закладываются в ДНК как ответ на условия окружающей среды во время эпигенеза; развитие зародыша в семенах ели. У деревьев разные ритмы роста в зависимости от среды, в которой выросли семена.Растения приспосабливаются к изменению климата«Это явление имеет большое значение для дискуссии об изменении климата.
Оно показывает, что механизм памяти, по крайней мере, у этих растений, а может быть и у всех, адаптируется к изменениям в окружающей среде», — отмечает Фоссдал.Эпигенетические изменения происходят и у других видов. Исследования на млекопитающих показывают, что если мать испытывает стресс во время беременности, ее потомство с большей вероятностью проявит нервное поведение. Это влияет даже на людей.
Голландские дети, родившиеся в период голода во время Второй мировой войны, когда у их матерей было слишком мало еды, не только страдали другими болезнями, чем другие дети; они также передали это своим детям.Выживание вида
По словам Карла Гуннара Фосдала и его коллег, находки европейской ели важны для выживания этого вида. Они более приспособлены к изменению климата, чем ожидалось. И все же только до определенного момента, поскольку наиболее важным фактором в конечном итоге является то, какие гены присутствуют, но они гораздо более адаптируемы, чем считалось ранее.Виды должны делать больше, чем просто уметь пережить изменения климата — им также необходимо конкурировать с другими видами, которые процветают при более высоких температурах.
«Тем не менее, ель обыкновенная растет даже на Мауи, Гавайи, и широко выращивается в садах на юго-востоке США, и это удивительно хорошо», — говорит Фоссдал.