PNAS: открыт универсальный закон реакции живых организмов на температуру
Международная группа исследователей обнаружила универсальную закономерность, которая описывает, как живые организмы реагируют на изменение температуры. Оказалось, что независимо от вида и типа активности биологическая "производительность" живых существ подчиняется одной и той же кривой. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Температура влияет на все формы жизни — от бактерий до животных. Чтобы понять, как именно меняется работа организма при нагревании, ученые традиционно используют так называемые температурные кривые производительности. Они показывают, насколько эффективно организм выполняет различные функции — например, насколько быстро делятся клетки, как быстро движется животное или растет растение.
Команда ученых из Тринити-колледжа в Дублине проанализировала более 2500 таких кривых, собранных в разных исследованиях. Оказалось, что несмотря на огромные различия между организмами, все они имеют одинаковую форму. Этот общий принцип ученые назвали универсальной температурной кривой производительности.
Согласно этому правилу, по мере повышения температуры биологическая активность постепенно увеличивается и достигает оптимума — точки, в которой организм функционирует наиболее эффективно. Однако после этого предела производительность резко падает. Перегрев может быстро привести к физиологическим нарушениям и даже гибели.
При этом разные виды имеют разные оптимальные температуры — от примерно 5 °C до 100 °C. Однако сама форма кривой остается одинаковой. По словам авторов работы, эволюция смогла лишь "сдвигать" эту кривую вдоль температурной шкалы, но не изменить ее принципиальную форму.
Исследование также показало, что оптимальная температура и критический предел, после которого организм погибает, тесно связаны. Когда температура превышает оптимум, диапазон условий, при которых организм может выжить, резко сужается.
По словам ведущего автора работы Николаса Пейна, результаты получены на основе огромного массива данных, включающего самые разные формы жизни — от бактерий и растений до рыб, рептилий и насекомых.
Ученые считают, что это открытие важно для понимания того, как живые организмы будут реагировать на глобальное потепление. Если эволюция действительно ограничена такой универсальной кривой, возможности видов адаптироваться к быстрому росту температуры могут оказаться более ограниченными, чем предполагалось ранее.
В дальнейшем исследователи планируют использовать эту модель как эталон и искать возможные исключения — организмы, которые могли бы хотя бы частично отклоняться от этой закономерности. Такие находки могут помочь понять, как жизнь способна адаптироваться к меняющемуся климату.