Учені виявили універсальний закон природи, який обмежує еволюцію життя на Землі

Що ми тепер знаємо про вплив температури на живі організми?

Науковці представили результати масштабного дослідження, яке об'єднало понад 2500 різних кривих термічної продуктивності. Аналіз охопив величезне розмаїття видів – від мікроорганізмів і рослин до плазунів, риб і комах. Результат виявився несподіваним: попри мільярди років еволюції та різноманіття форм життя, всі організми лишаються в межах одного базового правила реагування на температуру, пише 24 Канал з посиланням на SciTechDaily.

Універсальна термічна крива показує чіткий патерн: коли організм нагрівається, його продуктивність поступово зростає до оптимальної точки, де досягає максимуму. Після перевищення цього оптимуму показники різко знижуються. Така стрімка деградація при перегріванні створює серйозні ризики, включаючи фізіологічний збій або загибель.

Ендрю Джексон, професор зоології в школі природничих наук Трініті-коледжу та співавтор дослідження, пояснює, що форма кривої залишається дуже схожою для тисяч видів і майже всіх груп життя. Водночас різні види мають дуже різні оптимальні температури – від 5 до 100 градусів Цельсія. Продуктивність також може суттєво відрізнятися залежно від показника, який вимірюється, та самого виду.

Це призвело до появи незліченної кількості варіацій моделей для пояснення відмінностей. Проте нове дослідження демонструє, що всі різні криві насправді є однією й тією ж кривою, лише розтягнутою та зміщеною в різних температурних діапазонах. Ба більше, вчені показали, що оптимальна температура та критична максимальна температура, за якої настає загибель, нерозривно пов'язані між собою.

В підсумку виявляється, що всі температурні криві насправді є однією й тією ж кривою, але з урахуванням індивідуальних температур: дивіться відео

Незалежно від виду, організм неминуче має вужчий температурний діапазон життєздатності після того, як температура перевищує оптимум. Це фундаментальне обмеження означає, що еволюція може лише зміщувати криву в температурному спектрі, але не може змінити її базову форму.

Ніколас Пейн, старший автор дослідження з школи природничих наук Трініті-коледжу, наголошує, що патерн діє для видів у всіх основних групах, які розділилися протягом мільярдів років еволюції. Попри багате розмаїття життя, дослідження показує, що практично всі форми життя залишаються разюче обмеженими цим правилом впливу температури на їхню функціональність. Найбільше, чого досягла еволюція – це переміщення кривої в температурному діапазоні, але життя не знайшло способу відхилитися від цієї конкретної форми термічної продуктивності.

Біологічна продуктивність усього дерева життя зводиться до універсальної кривої теплової продуктивності (UTPC). Показано приблизно 30 000 вимірювань продуктивності, отриманих з семи царств, 39 типів і 2710 експериментів. Продуктивність представлена різними показниками, включаючи метаболізм, індивідуальний ріст, інтенсивність пошуку їжі, добровільну активність і ріст популяції / Фото Ніколаса Пейна і Ендрю Джексона

Що це нам дає на практиці?

Відкриття має важливе значення для розуміння адаптації до глобальних кліматичних змін. Дослідження, опубліковане в журналі PNAS, свідчить, що види можуть мати меншу гнучкість для пристосування до зміни клімату, ніж вважалося раніше, особливо з огляду на продовження зростання температур у більшості регіонів планети.

Науковці також виявили теоретичну основу для прогнозування, що продуктивність теплолюбних організмів буде більш чутливою до температурних коливань і менш толерантною до них. Це критично важливе міркування в контексті кліматичних змін, оскільки багато екосистем можуть зіткнутися з непередбачуваними наслідками потепління.

Що далі?

Наступним кроком дослідники планують використовувати цю модель як своєрідний еталон для пошуку видів або систем, які, можливо, хоч трохи відхиляються від виявленого патерну. Якщо такі знайдуться, вчені прагнуть з'ясувати, чому і як їм це вдається – особливо враховуючи прогнози щодо подальшого потепління клімату в найближчі десятиліття.