Ponad 50 lat temu na linii brzegowej skalistego basenu pływowego amerykański ekolog Robert Paine odkrył, że usunięcie pojedynczego gatunku z ekosystemu może radykalnie zmienić jego strukturę i funkcję. Odkrył, że rozgwiazdy działają jako gatunek kluczowy, ponieważ ich obecność i rola jako czołowego drapieżnika utrzymywały współistnienie różnych gatunków w skalistej strefie pływów.
Geny obronne roślin testowane w uproszczonym ekosystemie w laboratorium
Zespół ekologów i genetyków z Uniwersytetu w Zurychu (UZH) i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis odkrył, że mutacja w jednym genie może również radykalnie zmienić strukturę i funkcję ekosystemu. Badanie, opublikowane w Science, sugeruje, że gen nie tylko koduje informacje, które określają sprawność organizmu, ale może również wpływać na trwałość gatunków wchodzących w interakcje w społeczności ekologicznej. Odkrycia Jordi Bascompte, profesora na Wydziale Biologii Ewolucyjnej i Badań Środowiskowych UZH, i jego zespołu dokonano przy użyciu eksperymentalnego ekosystemu w laboratorium z drapieżnikiem (osa pasożytnicza), dwoma roślinożercami (mszycami) i rośliną Arabidopsis thaliana — genetyczny organizm modelowy.
„Gen kluczowy” może zapobiec załamaniu się ekosystemu
Naukowcy przetestowali działanie trzech genów roślinnych, które kontrolują naturalny arsenał chemicznej obrony rośliny przed roślinożercami. Odkryli, że roślinożercy i drapieżniki w ich eksperymentalnej społeczności mieli większe szanse na przeżycie na roślinach z mutacją w jednym genie zwanym AOP2. „Ta naturalna mutacja w AOP2 nie tylko wpłynęła na chemię rośliny, ale także sprawiła, że roślina rosła szybciej, co z kolei pomogło współistnieć roślinożercom i drapieżnikom, zapobiegając w ten sposób załamaniu się ekosystemu” – wyjaśnia Matt Barbour, naukowiec z UZH. Podobnie do gatunku kluczowego, takiego jak rozgwiazda, AOP2 działa jako „gen kluczowy”, który ma kluczowe znaczenie dla przetrwania eksperymentalnego ekosystemu.
Wpływ na obecną ochronę różnorodności biologicznej
Odkrycie kluczowego genu prawdopodobnie będzie miało wpływ na ochronę bioróżnorodności w zmieniającym się świecie. W szczególności należy uwzględnić wiedzę z genetyki i sieci ekologicznych, jeśli chodzi o przewidywanie konsekwencji zmian genetycznych dla trwałości bioróżnorodności w różnych skalach. Osobniki z różnymi wariantami genu lub nawet organizmy zmodyfikowane genetycznie można by dodać do istniejących populacji, aby wspierać bardziej zróżnicowane i odporne ekosystemy. Jednak pozornie niewielka zmiana genetyczna może wywołać kaskadę niezamierzonych konsekwencji dla ekosystemów, jeśli nie zostanie najpierw szczegółowo zbadana. „Dopiero zaczynamy rozumieć konsekwencje zmian genetycznych dla interakcji i współistnienia gatunków. Nasze odkrycia pokazują, że obecna utrata różnorodności genetycznej może mieć kaskadowe skutki, które prowadzą do nagłych i katastrofalnych zmian w trwałości i funkcjonowaniu ekosystemów lądowych ”, mówi Barbour.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet w Zurychu. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.