Jäst avslöjar hur arter anpassar sig till varmare klimat

Hur anpassar sig organismer till klimatförändringar? En ny studie avslöjar det komplexa samspelet mellan genetisk mångfald och hur evolutionen hanterar stigande temperaturer.

Bevarandet av den biologiska mångfalden är i hög grad beroende av populationers evolutionära förmåga att anpassa sig till miljöförändringar. Allt snabbare klimatförändringar och extrema temperaturhändelser gör att vi måste bli bättre på att förstå och förutse hur detta fungerar evolutionärt.

I en ny studie, publicerad i den vetenskapliga tidskriften PNAS, har forskare vid Stockholms universitet använts sig av experimentell evolution med den mikrobiella modelljästen (Saccharomyces spp.) för att mäta populationers evolutionära potential att anpassa sig till framtida uppvärmning, både i realtid och för hela släktträdet.

Olika sätt att anpassa sig till klimatförändringar
Forskarna spårade utvecklingen av så kallade termiska prestandakurvor (TPC) i populationer för åtta olika jästarter, där bakjäst och dess släktingar ingår, från hela världen. De använde gradvis ökande temperaturer, från 25 till 40 °C, för att simulera den globala uppvärmningen för över 600 generationer av jäst. Studien visar att jästens sätt att reagera på klimatförändringar är mycket artspecifik, vilket belyser det komplexa samspelet mellan genetisk mångfald och evolutionen av temperaturtolerans. Dessa resultat understryker vikten av att ta hänsyn till genetisk variation både mellan och inom arter när man beräknar klimatets påverkan på den biologiska mångfalden.

– Vi fann att olika arter använder olika evolutionära strategier för att anpassa sig till värme. Vissa arter, som redan var värmetoleranta, förbättrade inte hur de mår, utan utökade snarare sitt temperaturintervall. Andra arter, som var mer anpassade till kylan, kunde motstå högre temperaturer, men detta skedde på bekostnad av en allmänt försämrad status för dem. Detta visar att det inte finns enbart ett sätt att anpassa sig till klimatförändringarna, och att varje arts evolutionära historia påverkar hur den anpassar sig, säger Jennifer Molinet, som är försteförfattare till artikeln och postdoktor vid Zoologiska institutionen, Stockholms universitet.

Den nya studien bidrar till förståelsen av hur olika organismer kan klara den globala uppvärmningen på lång sikt. Forskarna lyfter dessutom fram vikten av att studera inte bara enskilda arter, utan även genetisk mångfald inom och mellan arter.

– Den här typen av forskning kan vara avgörande för att förutse vilka mikroorganismer, som jäst, bakterier eller till och med smittämnen/patogener, som har störst potential att anpassa sig till extrema miljöer, och hur de kan förändra framtidens ekosystem. Resultaten i vår artikel öppnar också för nya frågor om vilka genetiska mekanismer som möjliggör dessa anpassningar, säger Rike Stelkens, docent vid Zoologiska institutionen, Stockholms universitet.

Och hon lägger till:
– Om temperaturerna förändras i framtiden är det fortfarande vår genetiska historia som avgör om och hur vi kan anpassa oss!

Forskningen finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och Vetenskapsrådet.

Läs artikeln i PNAS The evolution of thermal performance curves in response to rising temperatures across the model genus yeast

Kontakt
Jennifer Molinet, Zoologiska institutionen, Stockholms universitet
E-post: jennifer.molinet@zoologi.su.se
Rike Stelkens, Zoologiska institutionen, Stockholms universitet
E-post: rike.stelkens@zoologi.su.se

Läs även artikel i Nature Ecology & Evolution från samma forskargrupp: Repeatability of evolution and genomic predictions of temperature adaptation in seed beetles