En ny artikel i Molecular Biology and Evolution visar att förändringar i djurens utveckling som orsakats av klimatchocker kvarstår i generationer efter den ursprungliga händelsen. De eskalerande effekterna av klimatförändringarna kommer sannolikt att påverka evolutionen genom att påskynda den.
Värmestress som drivkraft för evolutionen
Temperaturerna på jorden stiger till följd av den antropogena klimatförändringen, vilket utgör en evolutionär utmaning för många populationer. Högre medeltemperaturer och fler extrema händelser, såsom värmeböljor, kommer att leda till allt vanligare stressande händelser som kan fungera som starka drivkrafter för evolutionen.
Ny forskning tyder på att interaktioner mellan DNA-sekvenser och genreglering kan koppla samman anpassning till miljön med snabb evolution. Ändå vet man fortfarande lite om hur dessa processer samverkar i naturliga genetiska sammanhang.
Inblick i fruktflugexperimentet
Forskarna genomförde här laboratorieexperiment där de mätte genuttryck och genregleringssvar på värmechock hos honfruktflugor insamlade från Spanien och Finland (för att testa reaktioner i torra respektive kalla klimat), deras samband med populationsvariation samt fitnessrelaterade förändringar, inklusive avkommans livsduglighet och utvecklingstid. De mätte också samma egenskaper generationer senare för att undersöka transgenerationell arv.
Kortsiktiga effekter på avkomman
Forskarna fann starka genuttrycksreaktioner på värmechock i både den torra och den kalla populationen, men reaktionerna var mindre välreglerade i den kalla populationen. Värmechocken påverkade livsdugligheten och utvecklingen hos den första avkommekohorten (ägg som lagts inom två dagar efter värmechocken) negativt i båda populationerna, men i den torra populationen utvecklades senare avkommekohorter (ägg som lagts mer än två dagar efter värmechocken) snabbare än kontrollgruppen, vilket indikerar en potentiellt gynnsam fysiologisk reaktion.
Bestående förändringar över generationer
Vissa effekter av värmechock på genuttrycket fanns fortfarande kvar efter tre generationer, särskilt i den torra populationen, där viktiga regulatoriska gener uppvisade liknande genuttryck över generationerna. Dessutom fortsatte ättlingarna till de värmechockade flugorna i den torra populationen att utvecklas snabbare än kontrollgruppens ättlingar, vilket tyder på att de gynnsamma fysiologiska reaktionerna hade överförts till barn.
Vad detta betyder för evolutionen
Detta resultat, tillsammans med upptäckten av genetiska varianter i den torra populationen som är förknippade med förändringar i genuttryck, ger viktiga ledtrådar till hur stress kan påverka den evolutionära processen.
”De transgenerationella effekterna på genuttryck och utvecklingstid som vi observerade visar att stress inte bara kan selektera för bättre anpassade flugor, utan också underlätta evolutionen”, säger artikelns huvudförfattare, Ewan Harney. ”Att förstå varför vissa varianter kan reagera bättre över generationerna än andra kan vara viktigt för att identifiera riskutsatta populationer i takt med att jordens klimat fortsätter att förändras.”
Publikationsuppgifter
Transgenerationella effekter av värmechock på genreglering och fitnessrelaterade egenskaper i naturliga Drosophila-populationer, Molecular Biology and Evolution (2026). DOI: 10.1093/molbev/msag069
