Każdej wiosny młode krewetki w Morzu Śródziemnym przechodzą z samca na samicę - ważny etap w ich rozwoju reprodukcyjnym. Ta zmiana zachodzi z powodu obfitości pewnego rodzaju mikroalg, na których czasami neonowe zielone krewetki polegają na przetrwaniu swojego gatunku. Jednak w miarę nasilania się zakwaszenia oceanów może to zmienić skład chemiczny mikroglonów, potencjalnie hamując postęp reprodukcyjny krewetek i zagrażając ich istnieniu, badacze podają w tym tygodniu w PLOS ONE .
Krewetki, Hippolyte inermis Leach, jedzą określony rodzaj mikroalgi zwanej Cocconeis scutellum parva, która kwitnie na łąkach trawy morskiej Morza Śródziemnego, w tym zakwaszone otwory wentylacyjne w Zatoce Neapolitańskiej. Jedzenie mikroalg reguluje cykl rozrodczy krewetek.
Naukowcy od lat fascynują się rozwojem seksualnym tych dziwnych małych krewetek. Chociaż inermis Hippolyte jest uważane za hermafrodytę, podobnie jak wiele innych skorupiaków, niezwykłe jest to, że szybko przechodzi od mężczyzny do kobiety bez przechodzenia przez etap pośredni z atrybutami obu. Ten system odwracania płci ma dwa różne sezony rozrodcze. Jesienią, kiedy mikroalgi Cocconeis są rzadkie, większość noworodków krewetek rodzi się samcami. Po wiośnie ich gonady płci męskiej starzeją się i opadają w jednym molu i rozwija się jajnik.
Ale młodsze krewetki, które rodzą się wiosną, gdy obfite mikroalgi są obfite, mogą od razu rozwinąć się w samice, przechodząc przez jeszcze szybsze odwrócenie płci. Poprzednie badania wykazały, że Cocconeis jest odpowiedzialny za tę szybką zmianę. Uwalniając wciąż nieznany związek po zjedzeniu, Cocconeis zabija komórki w męskim gruczole płciowym krewetek, powodując przedwczesne przejście. Ten przełącznik wiosenny pomaga przywrócić równowagę po tym, jak populacja odniesie uderzenie zimą, gdy drapieżniki, takie jak czarne skorpeny, pożerają krewetki.
Główny autor badania Mirko Mutalipassi, morski biotechnolog w Stazione Zoologica Anton Dohrn w Neapolu, podkreśla, że zależność krewetek od mikroalg jest tak silna, że wzrost ich populacji zsynchronizowany jest z kwitnieniem mikroalg.
„Dla tych krewetek jest to naprawdę ważne” - mówi Mutalipassi. „Jest to czynnik stabilizujący ich naturalną populację, ponieważ umożliwia krewetkom zdolność do wyprodukowania dużej liczby jaj i uniknięcia wymierania ich z powodu drapieżnictwa”.
Obecność tak silnej relacji roślina-zwierzę w kwaśnych warunkach zainspirowała Mutalipassi do wykorzystania jej jako narzędzia do badania, w jaki sposób zwiększone zakwaszenie oceanu wpłynie na ten ekosystem. „Fascynuje mnie koewolucja, zarówno z fizjologicznego, jak i molekularnego punktu widzenia” - mówi. „To naprawdę interesujący sposób, aby zobaczyć, jak dwa organizmy oddziałują na siebie. To także dobry model do badania wpływu globalnych zmian na mikroalgi i bezkręgowce. ”
Mutalipassi i jego współautorzy Valerio Zupo i Valerio Mazzella, obaj badacze ze Stazione Zoologica, wykorzystali populację krewetek jako sondę, aby zobaczyć, co dzieje się ze składem chemicznym mikroalg, gdy ocean staje się bardziej kwaśny. Zespół badawczy wyhodował Cocconeis na dwóch różnych poziomach kwasowości: jednym w obecnych warunkach i drugim w oparciu o przewidywany wzrost kwasowości oceanów w następnym stuleciu wraz ze wzrostem poziomu dwutlenku węgla. Następnie karmili nowonarodzone krewetki jedną z dwóch grup mikroalg i obserwowali, czy mają różną liczbę samic, co wskazywałoby na zmianę w związku mikroalg, który napędza rozwój krewetek.
Wyniki zespołu były zaskakujące. W przeciwieństwie do niektórych innych mikroalg, które nie rozwijały się przy wysokich poziomach CO2, Cocconeis rozkwitał, hodując cztery razy więcej komórek w zakwaszonych warunkach. Ten wzrost wzrostu oznacza, że mikroglony mogą mieć przewagę konkurencyjną w zakwaszonych oceanach przyszłości.
W przeciwieństwie do krewetek, które były karmione mikroalgami wyhodowanymi przy wyższym poziomie zakwaszenia wody, skończyło się o około połowę więcej samic niż krewetek, które były karmione normalnymi mikroalgami. Tak drastyczna różnica sugeruje, że związek chemiczny, który niszczy męskie gruczoły płciowe krewetek, może zostać zmieniony przez zakwaszone warunki, wytwarzając mniej samic. Innymi słowy, Cocconeis kwitnie, ale krewetki cierpią.
„Ta praca jest dobrym przykładem naukowców, którzy przekraczają podstawowe pytania dotyczące przetrwania i wzrostu pojedynczego organizmu, aby zbadać również relacje między gatunkami” - mówi biolog morski Kaitlyn Lowder z Scripps Institution of Oceanography na University of California San Diego w e-mailu. „Aby lepiej zrozumieć, jak będą wyglądać nasze ekosystemy morskie w przyszłości, niezwykle ważne jest przyjrzenie się interakcji między poziomami troficznymi, co może być trudne w warunkach laboratoryjnych”.
Pozornie subtelne zmiany, takie jak ta, które mogłyby wywołać efekty domina w ekosystemie, są symbolem wpływu zmian klimatu. Ponieważ zakwaszenie oceanów nadal zaburza warunki wody morskiej, naukowcy starają się dowiedzieć, jak takie zmiany mogą wpłynąć na nawet najmniejsze formy życia na naszej planecie.
Lowder, który nie brał udziału w tym badaniu, twierdzi, że badanie zmian w zachowaniu organizmów ma kluczowe znaczenie dla uzyskania świadomości na temat zmieniającego się środowiska. „Tylko dzięki zadaniu pytań o seksualne przejście krewetek… my, naukowcy, możemy lepiej zrozumieć, jak mogą wyglądać nasze oceany w przyszłości”, mówi. „I, co ważne, [możemy] mieć więcej historii o potencjalnym wpływie zakwaszenia oceanów, aby zwiększyć obawy opinii publicznej o tej trwającej zmianie w naszych oceanach.”
Mutalipassi ma podobne poglądy, twierdząc, że związek chemiczny jest tak naprawdę „infochemiczny” dla środowiska - podwodną wersją kanarka w kopalni węgla.
„Wiemy teraz, że zakwaszenie oceanów może zakłócić delikatny związek ekologiczny, który ewoluował przez ponad milion lat”, mówi Mutalipassi. „Oznacza to, że mamy idiosynkratyczne konsekwencje zmian, które wprowadzamy w naszym świecie.”
Wskazuje również, że związek mikroalg z krewetkami jest tylko jednym z wielu, na które można wpłynąć. „Wpływ zakwaszenia oceanów jest większy niż to, co widzimy w badaniu”, mówi. „Patrzymy tylko na mały kawałek układanki”.
