В революционно откритие, учени от Тринити Колидж в Дъблин са идентифицирали "универсална крива на топлинните характеристики", която определя как всички живи организми реагират на температурата.
Това откритие разкрива, че еволюцията не е успяла да избегне едно-единствено, обединяващо правило, свързващо характеристиките и топлината във всеки клон на живота – от бактерии и растения до влечуги и риби. Кривата показва, че докато организмите се представят по-добре с повишаване на температурите, характеристиките им бързо се сриват след оптимална точка, което представлява сериозни рискове в един затоплящ се свят.
Изследователи от Тринити Колидж в Дъблин са открили това, което наричат "универсална термична крива на ефективност" (UTPC - universal thermal performance curve) – модел, който изглежда е приложим за всеки жив вид на Земята.
Скритият модел, свързващ всички видове
Всички живи същества са повлияни от температурата, но новооткритата UTPC обединява десетки хиляди привидно различни криви, които обясняват колко добре функционират видовете при различни температури.
И не само че UTPC изглежда се отнася за всички видове, но и за всички показатели за тяхното представяне по отношение на температурните промени – независимо дали се измерват гущери, тичащи на бягаща пътека, акули, плуващи в океана, или се записва скоростта на клетъчно делене при бактерии.
Никой вид не е способен да избегне влиянието ѝ върху това как температурата влияе на биологичните характеристики.
Нарастваща топлина и спадаща ефективност
Проучването разкрива постоянна тенденция в начина, по който организмите реагират на топлина:
- Ефективността бавно се увеличава, докато достигне оптимум (където ефективността е най-голяма);
- Отвъд този оптимум, с по-нататъшно затопляне ефективността бързо намалява;
- Когато температурите се повишат твърде много, прегряването прегряването може да бъде опасно, водейки до физиологична недостатъчност или дори смърт.
Хипотетична обобщена крива на термичната ефективност (TPC - thermal performance curve), илюстрираща как характеристиките на производителността – като скоростта на бягане при гущерите – се увеличават експоненциално с температурата, докато достигнат максимална производителност при оптималната температура. След този пик ефективността рязко намалява с повишаването на температурата, като в крайна сметка достига минимум или се срива при критичната температура. Кредит: Nicholas Payne and Prof. Andrew Jackson, Trinity College Dublin
Тези открития, публикувани в списание PNAS, показват, че видовете може да се сблъскат с по-големи ограничения, отколкото се смяташе досега, когато се адаптират към глобалното изменение на климата. Тъй като повечето региони продължават да се затоплят, прозорецът за жизнеспособно функциониране за много видове може да се свие.
Една крива, много температури
"При хиляди видове и почти всички групи живи организми, включително бактерии, растения, влечуги, риби и насекоми, формата на кривата, която описва как ефективността се променя с температурата, е много сходна. Различните видове обаче имат много различни оптимални температури, вариращи от 5 ° C до 100° C, и тяхната ефективност може да варира значително в зависимост от наблюдаваната мярка за ефективност и въпросния вид", обяснява съавторът Андрю Джаксън (Andrew Jackson), професор по зоология в Училището по естествени науки на Тринити.
"Това довежда до безброй вариации на модели, предложени за обяснение на тези разлики. Това, което показахме тук, е че всички различни криви всъщност са една и съща крива, просто разтегната и изместена при различни температури. И нещо повече, показахме, че оптималната температура и критичната максимална температура, при която настъпва смъртта, са неразривно свързани."
"Какъвто и да е видът, той просто трябва да има по-малък температурен диапазон, при който животът е жизнеспособен, след като температурите се изместят над оптималните."
Биологичната производителност в цялото дърво на живота се свежда до Универсалната крива на топлинна ефективност (UTPC). Показани са приблизително 30 000 измервания на производителността, получени от седем царства, 39 типа и 2710 експеримента. Ефективността е представена чрез различни скорости, включително метаболизъм, индивидуален растеж, интензивност на хранене, доброволна активност и растеж на популацията. Данните са представени по двете оси спрямо параметрите (Topt, Tc и Pfmax), оценени чрез напасване на уравнението на UTPC към всеки от 2710 експеримента; UTPC е насложена като жълта линия. Данните са оцветени от относителната плътност на съседните точки. Кредит: Prof. Nicholas Payne and Prof. Andrew Jackson, Trinity College Dublin
Ненарушимият закон за топлинните характеристики
"Тези резултати са резултат от задълбочен анализ на над 2500 различни криви на топлинна ефективност, които обхващат огромно разнообразие от различни показатели за ефективност за подобно огромно разнообразие от различни видове – от бактерии до растения и от гущери до насекоми", добавя старшият автор, д-р Никълъс Пейн (Nicholas Payne), от Факултета по естествени науки към Тринити колидж.
"Това означава, че моделът е валиден за видовете във всички основни групи, които са се разпръснали масово, докато дървото на живота е растяло през милиардите години еволюция. Въпреки това богато разнообразие на живот, нашето проучване показва, че по същество всички форми на живот остават забележително ограничени от това "правило" за това как температурата влияе върху способността им да функционират. Най-доброто, което еволюцията е успяла, е да премести тази крива – животът не е намерил начин да се отклони от тази една много специфична форма на топлинните характеристики."
Търсене на изключения
"Следващата стъпка е да използваме този модел като нещо като ориентир, за да видим дали има видове или системи, които можем да открием, които биха могли, едва доловимо, да се откъснат от този модел. Ако открием такива, ще се радваме да попитаме защо и как го правят – особено като се имат предвид прогнозите за това, как вероятно климатът ни ще продължи да се затопля през следващите десетилетия."
Справка: Jean-François Arnoldi, Andrew L. Jackson, Ignacio Peralta-Maraver, Nicholas L. Payne. A universal thermal performance curve arises in biology and ecology. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (43) DOI: 10.1073/pnas.2513099122
Източници:
What goes up must come down – scientists unearth “universal thermal performance curve” that shackles evolution, Trinity College Dublin
A hidden temperature law governs all life on Earth, ScienceDaily
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Земната ябълка: стара култура за новите климатични времена
dolivo
Земята потъмнява. Какво означава тази тревожна климатична тенденция за бъдещето?
Nikor
На 30 септември 1928 е открит пеницилинът
Прост Човек
Ново обяснение за гигантските експлодиращи кратери в Сибир