Ученые нашли универсальную температуру, которая определяет развитие всех форм жизни
Учёные из Тринити-колледжа в Дублине сообщили о выявлении универсальной закономерности, которая описывает реакцию живых организмов на изменение температуры. Исследователи обнаружили так называемую универсальную кривую тепловой производительности (Universal Thermal Performance Curve, UTPC), которая, по их данным, применима практически ко всем формам жизни на Земле.
Температура считается одним из ключевых факторов, влияющих на жизнедеятельность организмов. Новая модель объединяет десятки тысяч ранее созданных кривых производительности, с помощью которых ученые изучали, как различные виды функционируют при разных температурных условиях. Анализ показал, что все эти кривые подчиняются единой закономерности, независимо от вида организма и типа биологической активности.
Эта закономерность проявляется в самых разных исследованиях — от экспериментов, где измеряется скорость передвижения ящериц, до наблюдений за скоростью плавания акул или деления бактериальных клеток. Несмотря на различия между организмами, их реакция на изменение температуры имеет схожую форму.
Согласно выявленной модели, с повышением температуры активность организмов постепенно увеличивается и достигает определённого оптимального значения, при котором показатели жизнедеятельности становятся максимальными. Однако после превышения этого уровня наблюдается резкое снижение активности. Перегрев может привести к серьёзным физиологическим нарушениям и даже гибели организма.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), указывают на то, что возможности адаптации видов к изменению климата могут быть более ограниченными, чем предполагалось ранее. Поскольку глобальная температура продолжает расти, подобные ограничения могут существенно повлиять на способность многих организмов приспосабливаться к новым условиям.
Соавтор исследования, профессор зоологии Тринити-колледжа Эндрю Джексон отметил, что сходство температурных кривых наблюдается у огромного числа организмов. Оно фиксируется у бактерий, растений, рыб, рептилий, насекомых и других групп живых существ. При этом оптимальная температура для каждого вида может сильно различаться — от примерно 5 до 100 градусов по Цельсию.
Учёные отмечают, что ранее существовало множество моделей, объясняющих разнообразие температурных реакций у разных видов. Однако новое исследование показывает, что все эти различия являются вариациями одной и той же базовой кривой, которая лишь сдвигается или растягивается в зависимости от условий.
Кроме того, исследование показало, что оптимальная температура жизнедеятельности и максимальная критическая температура, при которой организм погибает, тесно связаны между собой. Когда температура превышает оптимальный уровень, диапазон условий, в которых организм способен выживать, становится значительно уже.
В ходе работы ученые проанализировали более 2500 различных кривых тепловой производительности, охватывающих широкий спектр видов — от микроорганизмов до животных и растений. Анализ показал, что выявленная закономерность прослеживается во всех основных ветвях эволюционного древа жизни.
Авторы исследования считают, что эволюция смогла лишь смещать оптимальные температурные диапазоны для разных видов, но не изменила саму форму реакции организмов на температуру. Это означает, что фундаментальный принцип влияния тепла на жизненные процессы остаётся одинаковым для большинства форм жизни.
В дальнейшем исследователи планируют использовать эту модель как основу для поиска возможных исключений. Ученые намерены проверить, существуют ли виды, которые способны хотя бы частично отклоняться от выявленного правила, особенно в условиях продолжающегося глобального потепления.
