DNA ośmiornicy wydaje się potwierdzać teorię naukowców dotyczącą starożytnej tajemnicy geologicznej

Sofia Benavides

(CNN) – Badanie DNA ośmiornicy mogło rozwiązać zagadkę czasu ostatniego zapadnięcia się pokrywy lodowej Antarktyki Zachodniej (WAIS) i potencjalnie dostarczyć cennych informacji na temat tego, jak poziom mórz może wzrosnąć w przyszłości w cieplejszym klimacie.

Pionierskie badania skupiały się na historii genetycznej ośmiornicy turkietowej (Pareledone turqueti) zamieszkującej dno morskie Antarktyki i tym, co może ona odkryć na temat geologii regionu na przestrzeni czasu.

Śledzenie wcześniejszych spotkań różnych grup gatunków sugeruje, że ostatnie zapadnięcie się pokrywy lodowej miało miejsce ponad 100 000 lat temu, w okresie znanym jako ostatnia epoka lodowcowa, co geolodzy podejrzewali, ale nie mogli jednoznacznie potwierdzić. Badanie opublikowane w czwartek w czasopiśmie Science.

„Ten projekt jest ekscytujący, ponieważ oferuje zupełnie nową perspektywę rozwiązania długotrwałego problemu społeczności zajmującej się naukami o Ziemi” – powiedziała Sally Lau, główna autorka badania i badaczka ze stopniem doktora na Uniwersytecie Jamesa Cooka w Australii.

Rok 2023 był najbardziej negatywnym rokiem dla lodu na Antarktydzie

„DNA zwierząt żyjących dzisiaj zawiera wszystkie informacje o ich przodkach (w) przeszłości, więc jest jak kapsuła czasu” – powiedział.

Zespół badawczy doszedł do swoich wniosków poprzez sekwencjonowanie DNA 96 ośmiornic turquet zebranych na przestrzeni lat przez instytucje na całym świecie oraz w wyniku przyłowów. Najstarsze okazy pochodzą z lat 90. XX wieku, ale po zsekwencjonowaniu ich geny umożliwiły stworzenie szczegółowego drzewa genealogicznego sięgającego miliony lat wstecz.

Drzewo genealogiczne ośmiornic

Zespół zbadał informację genetyczną opisanej powyżej ośmiornicy Turquet. (Dave Barnes/British Antarctic Survey)

Analiza DNA pozwoliła naukowcom zrozumieć, czy różne grupy ośmiornic Turquet krzyżowały się i kiedy to krzyżowanie miało miejsce.

„To jakby 23andMe pracowało z ośmiornicą” – stwierdził Lau, odnosząc się do firmy zajmującej się testami genetycznymi. „Te informacje są przekazywane z rodziców dzieciom, wnukom itp.”

Obecnie populacje ośmiornic turquet w morzach Weddella, Amundsena i Rossa są oddzielone szelfami lodowymi wielkości kontynentu w Antarktyce Zachodniej, co uniemożliwia im mieszanie się.

Badanie sugeruje jednak, że ostatni kontakt genetyczny między tymi grupami miał miejsce około 125 000 lat temu, podczas ostatniej epoki lodowcowej, kiedy globalne temperatury były podobne do dzisiejszych.

Odkrycie to wskazuje, że w tym czasie pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej zapadła się, co spowodowało zatopienie obszarów przybrzeżnych, ale spowodowało otwarcie pokrytych lodem obszarów na dnie morskim, które ośmiornice mogły zajmować, spotykać i rozmnażać się za pomocą kończyn. Populacje, które wcześniej były oddzielone geograficznie.

„To, co sprawia, że pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej jest ważna, to fakt, że obecnie w największym stopniu Antarktyda przyczynia się do globalnego wzrostu poziomu morza. Jest także największym czynnikiem przyczyniającym się do globalnego wzrostu poziomu morza na Antarktydzie” – powiedział Jan Strognell, autor badania, profesor i dyrektor Instytutu Centrum Zrównoważonej Akwakultury Tropikalnej i Rybołówstwa na Uniwersytecie Jamesa Cooka w oświadczeniu. Całkowite załamanie mogłoby podnieść poziom mórz na świecie o od 3 do 5 metrów. Strugnell jako pierwszy wysunął pomysł wykorzystania metod genomicznych do sprawdzenia, czy pokrywa lodowa stopiła się podczas ostatniej epoki lodowcowej.

„Zrozumienie, w jaki sposób pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej utworzyła się w niedawnej przeszłości, kiedy temperatury na świecie były podobne do dzisiejszych, pomoże nam ulepszyć przyszłe prognozy wzrostu poziomu morza” – powiedział.

Badaniami kierują Sally Lau (po prawej), badaczka ze stopniem doktora na Uniwersytecie Jamesa Cooka w Australii oraz Jan Strugnell, profesor i dyrektor Centrum Zrównoważonego Rybołówstwa Tropikalnego i Akwakultury na Uniwersytecie Jamesa Cooka. (Joe Perkins)

Dlaczego ośmiornice?

Zespół wybrał do badań ten typ ośmiornic, ponieważ są to zwierzęta stosunkowo nieruchome: mogą pełzać jedynie po dnie morskim, co oznacza, że z większym prawdopodobieństwem rozmnażają się w obrębie swoich lokalnych populacji. Natomiast szybko przemieszczające się gatunki morskie, takie jak kryl, miałyby bardziej jednorodne DNA, co wymazałoby historyczne powiązania genetyczne – stwierdził Lau.

Ponadto biologia ośmiornicy Turquet została stosunkowo dobrze zbadana, a naukowcy znają tempo mutacji DNA i czas generacji, co ma kluczowe znaczenie dla dokładnego datowania molekularnego – dodał Lau.

Ekspert stwierdził, że wykorzystanie genomiki ośmiornic to „innowacyjny i ekscytujący sposób” udzielenia odpowiedzi na ważne pytanie dotyczące historycznych zmian klimatycznych. (Louise Alcock)

Lau zauważył, że poprzednie badania z udziałem gatunków morskich skorupiaków i mięczaków pozwoliły odkryć biologiczny marker zapadania się szelfu lodowego mający bezpośrednie połączenie między Morzem Rossa i Morzem Weddella. Jednak nowe badanie Turketta na ośmiornicach było pierwszym, które dostarczyło wystarczającej ilości danych o wysokiej rozdzielczości i odpowiedniej wielkości próbki, aby zrozumieć, czy przyczyną tej łączności genetycznej było zapadnięcie się pokrywy lodowej, czy też bardziej stopniowy ruch ośmiornic wokół ich krawędzi.

Lau powiedział, że podejście genetyczne jego zespołu nie jest w stanie dokładnie określić, kiedy zapadła się pokrywa lodowa ani jak długo trwało to wydarzenie. Jednak dzięki świeżym próbkom ośmiornic i bardziej zaawansowanym technikom analizy DNA odpowiedzi na te pytania można znaleźć w przyszłości.

„Chcielibyśmy w dalszym ciągu wykorzystywać DNA jako alternatywę dla badania innych części Antarktydy, których historia klimatyczna nie jest dobrze poznana” – powiedział. „Nieustannie poszukujemy nowych gatunków, aby przetestować te naukowe pytania”.

„Pionierskie” badanie.

W komentarzu opublikowanym wraz z badaniem Andrea Dutton, profesor na Wydziale Nauk o Ziemi Uniwersytetu Wisconsin-Madison i Robert M. DeConto, profesor w School of Earth and Sustainability na Uniwersytecie Massachusetts Amherst, zwrócił uwagę na nowe badania dotyczące „pioniera”.

Zauważyli, że chociaż gromadzą się dowody geologiczne na to, że zamarznięty obszar pokrywy lodowej Zachodniej Antarktyki mógł się zapaść podczas ostatniego okresu międzylodowcowego, „wyniki każdego badania zawierają pewne zastrzeżenia”.

Dodali, że wykorzystanie zupełnie innego zbioru danych do rozwiązania tego palącego pytania „rodzi kilka interesujących pytań, w tym czy ta historia się powtórzy, biorąc pod uwagę obecną trajektorię globalnej temperatury”.

Wykorzystanie genomiki ośmiornic było „innowacyjnym i ekscytującym sposobem” odpowiedzi na ważne pytanie dotyczące historycznych zmian klimatycznych, powiedział Douglas Crawford, profesor biologii i ekologii morza na Uniwersytecie w Miami, który nie był zaangażowany w badania.

„To dokładne badanie obejmujące wystarczającą wielkość próbki i dokładnie zbadany zestaw markerów genetycznych” – dodał.

„Postawia trudną hipotezę i wykorzystuje całkowicie niezależny zestaw danych, który (ostatecznie) potwierdza zapadnięcie się pokrywy lodowej Antarktyki Zachodniej” – dodał e-mailem.