Учените откриха универсалния природен закон, който ограничава еволюцията на живота на Земята

Изследователи са открили единна крива на термичната продуктивност, която определя реакцията на всички живи организми на температурните промени. Оказва се, че целият живот – от бактерии до големи животни – следва едно-единствено основно правило: производителността се увеличава с повишаване на температурата до определена точка и след това рязко намалява. Това откритие променя разбирането ни за адаптацията към изменението на климата.

Какво знаем към момента за влиянието на температурата върху живите организми?

Учени представиха резултатите от мащабно проучване, което комбинира над 2500 различни криви на термичната производителност. Анализът обхваща огромно разнообразие от видове – от микроорганизми и растения до влечуги, риби и насекоми. Резултатът е неочакван: въпреки милиардите години еволюция и разнообразието от форми на живот, всички организми остават съвместими с едно-единствено основно правило за температурната реакция, съобщава SciTechDaily.

Универсалната термична крива показва ясна закономерност: с нагряването на тялото, неговата производителност постепенно се увеличава, докато се достигне оптимална точка, където то достига своя максимум. След превишаване на този оптимум, производителността рязко спада. Това бързо влошаване по време на прегряване създава сериозни рискове, включително физиологична недостатъчност или смърт.

Андрю Джаксън, професор по зоология в Училището по науки за живота към Тринити-Колидж и съавтор на изследването, обяснява, че формата на кривата остава много сходна при хиляди видове и почти всички жизнени групи. В същото време отделните видове имат много различни оптимални температури, вариращи от 5 до 100 градуса по Целзий. Производителността също може да варира значително в зависимост от измервания показател и самия вид.

Това е довело до безброй вариации на моделите, които обясняват разликите. Новото проучване обаче показва, че всички различни криви всъщност са една и съща крива, само че разтегната и изместена в различни температурни диапазони. Освен това учените показаха, че оптималната температура и критичната максимална температура, при която настъпва смъртта, са неразривно свързани.

Оказва се, че всички температурни криви всъщност са една и съща крива, но като се вземат предвид индивидуалните температури: гледайте видеото:

Независимо от вида, един организъм неизбежно има по-тесен температурен диапазон на жизнеспособност, след като температурата надвиши своя оптимум. Това фундаментално ограничение означава, че еволюцията може само да измести кривата по температурния спектър, но не може да промени основната ѝ форма.

Никълъс Пейн, старши автор на изследването от Училището по науки за живота към Тринити-Колидж, отбелязва, че тази закономерност е валидна за видовете във всички основни групи, които са се разпръснали в продължение на милиарди години еволюция. Въпреки богатото разнообразие на живот, изследването показва, че на практика всички форми на живот остават поразително ограничени от това правило за влиянието на температурата върху тяхната функционалност. Най-голямото, което е постигнала еволюцията, е изместването на кривата в температурния диапазон, но животът не е намерил начин да се отклони от тази специфична форма на топлинно представяне.

Биологичната продуктивност в цялото дърво на живота е обобщена от кривата на универсалната термична продуктивност (UTPC). Показани са приблизително 30 000 измервания на продуктивността, получени от седем царства —- 39 типа и 2710 експеримента. Производителността е представена чрез различни показатели, включително метаболизъм, индивидуален растеж, интензивност на търсенето на храна, доброволна дейност и растеж на популацията.

Какво ни дава това на практика?

Откритието оказва важни последици за разбирането на адаптацията към глобалното изменение на климата. Изследването, публикувано в списание PNAS, предполага, че видовете може да имат по-малка гъвкавост да се адаптират към изменението на климата, отколкото се смяташе досега, особено като се има предвид продължаващото покачване на температурите в повечето региони на планетата.

Учените откриха и теоретична основа за прогнозиране, че продуктивността на топлолюбивите организми ще бъде по-чувствителна и по-малко толерантна към температурните колебания. Това е критично съображение в контекста на изменението на климата, тъй като много екосистеми биха могли да се сблъскат с непредсказуеми последици от затоплянето.

Какво следва?

Следващата стъпка на изследователите е да използват този модел като ориентир за идентифициране на видовете или системите, които могат да се отклоняват дори леко от установения модел. Ако бъдат открити такива системи, те ще се стремят да разберат защо и как го правят —- особено като се имат предвид прогнозите за по-нататъшно глобално затопляне през следващите десетилетия.