بر اساس تحقیقات دانشگاه East Anglia و دانشگاه Dalhousie کانادا، برخی از گونه های ماهی برای زنده ماندن در تغییرات محیطی بدون تکامل ژنتیکی قابل توجهی سازگار می شوند.
چنین تغییرات به این معناست که گونه‌های در معرض تهدید تغییرات آب و هوایی ممکن است راه‌هایی برای سازگاری بسیار سریع‌تر از تغییرات DNA که همراه با تکامل است، پیدا کنند.
محققان اسکیت زمستانی (Leucoraja ocellata) را در آبهایی با قدمت حدود 7000 سال و به طور قابل توجهی گرمتر از آبهایی که بقیه گونه ها در آن یافت می شوند مورد مطالعه قرار دادند.آنها سازگاری های فیزیکی و عملکردی زیادی را مشاهده کردند که به گونه ها اجازه می دهد با مجموعه متفاوتی از شرایط محیطی مشاهده شده در این زیستگاه کم عمق و گرم کنار بیایند.
دکتر جک لایتن از دانشکده علوم زیست محیطی UEA می گوید این نوع سازگاری به دلیل تغییرات اپی ژنتیکی است - ناشی از اصلاح بیان ژن که در آن دستورالعمل ها در DNA به یک محصول عملکردی، یعنی پروتئین تبدیل می شوند.
این سازگاری‌ها به ویژه برای گونه‌هایی با زمان بلوغ طولانی و پتانسیل تولیدمثلی پایین مهم هستند، زیرا معمولاً این ویژگی‌های تاریخچه زندگی منجر به تکامل آهسته می‌شوند. تغییرات سریع در بیان ژن، صرف نظر از تغییرات در توالی DNA، می‌تواند امکان اصلاح سریع ویژگی‌های بیولوژیکی موجودات را فراهم کند و نوعی سازگاری سریع را تحریک کند.
دکتر لایتن گفت: "شواهد فسیلی فراوانی وجود دارد که نشان می دهد تغییرات سریع آب و هوا فرصت کافی برای سازگاری بسیاری از گونه ها را فراهم نمی کند، به این معنی که آنها منقرض شده اند یا به مناطق کوچکتر زیستگاه مناسب محدود شده اند."
اما سازگاری در پتانسیل تکاملی از طریق بیان ژن می تواند گونه هایی با بلوغ طولانی و بازده تولید مثلی پایین (و پتانسیل تکاملی بسیار پایین) را قادر به زنده ماندن و سازگاری با محیط های مختلف کند - چیزی که ممکن است برای بقای آینده کوسه ها حیاتی باشد. ، اسکیت ها و پرتوها در پرتو تغییرات آب و هوایی آینده."
اسکیت‌ها اساس این تحقیق را تشکیل دادند، زیرا علیرغم تولیدمثل کم و زمان بلوغ طولانی به این معنی که در برابر تغییرات محیطی آسیب‌پذیر هستند، بیش از 150 میلیون سال است و دو انقراض دسته جمعی را ادامه داده‌اند که نشان می‌دهد انعطاف‌پذیری و انعطاف‌پذیری دارند. یک استراتژی تکاملی که به آنها اجازه می دهد تا در برابر تغییرات محیطی مقاومت کنند. علاوه بر این، یکی از جمعیت ها به شدت در خطر انقراض است و تفاوت های جالبی در ظاهر و فیزیولوژی زیست محیطی در مقایسه با بقیه گونه ها نشان می دهد.
دو جمعیت از اسکیت زمستانی در اقیانوس اطلس کانادا مورد مطالعه قرار گرفتند - یکی جمعیت بومی و در خطر انقراض در جنوب خلیج سنت لارنس، و یک جمعیت بزرگ در قفسه اسکاتلندی.جمعیت های جنوبی خلیج فارس در منطقه بسیار کم عمق تری قرار دارند که دمای آب تابستانی آن 10 درجه سانتی گراد بالاتر از قفسه اسکاتلندی است و تخمین زده می شود که این زیستگاه گرم تر تنها 7000 قدمت دارد.
اسکیت زمستانی جنوبی خلیج سنت لارنس اندازه بدن خود را به طور چشمگیری کاهش داده است، ۴۵ درصد در مقایسه با سایر جمعیت‌ها، و طول عمر بسیار کوتاه‌تری با زمان بلوغ سریع‌تر دارد. بررسی ژن‌های کوچک شده این اسکیت بومی هزاران تغییر را در بیان ژن نشان داد.
دکتر لایتن گفت: "اسکیت زمستانی توانسته است در یک زمان کوتاه تکاملی، با تغییرات ژنتیکی اندک، خود را با محیطی کاملا متفاوت وفق دهد. این تغییرات تطبیقی در تاریخچه زندگی، فیزیولوژی و فنوتیپ از طریق تنظیم اپی ژنتیکی رخ داده است. باعث ایجاد تغییراتی در بیان ژن می‌شود و گونه‌ها را قادر می‌سازد تا به سرعت به چالش‌های محیطی پاسخ دهند.
"مقایسه با جمعیت در جنوب خلیج سنت لارنس بیش از 3600 تغییر در بیان ژن را نشان داد، که می تواند مسئول سازگاری گونه ها با آب های کم عمق تر و چالش های ناشی از آن باشد."
اهمیت تغییرات ژنتیکی در مقابل اپی ژنتیکی در تکامل تطبیقی به شدت مورد بحث است و نتایج این مطالعه در نشان دادن ارزش مطالعه این تغییرات، نه تنها در ماهی‌ها، بلکه سایر گونه‌هایی که با چالش‌های مشابهی روبرو هستند، قابل توجه است..
دکتر لایتن گفت: "زیرا خلیج سنت لارنس جنوبی بسیار کم عمق تر و گرمتر از سایر مناطق شمال غربی اقیانوس اطلس است و گونه ها فقط در طول هفت هزار سال گذشته دامنه خود را به این منطقه گسترش داده اند. پس از آخرین عصر یخبندان، ممکن است یک سیستم مدل طبیعی برای آزمایش اثرات اقیانوس‌های گرمتر بر تنوع زیستی دریایی ارائه دهد. در واقع ما شاهد کوچک‌سازی گونه‌های دیگر در خلیج در مقایسه با محدوده گونه‌های باقی‌مانده هستیم، و همه شواهد دیگر نشان می‌دهند که این ممکن است به همین ترتیب باشد. به دلیل دمای بالاتر آب است.
"کار ما نشان می دهد که برخی از موفقیت های کوسه ها، اسکیت ها و پرتوها در مقیاس های زمانی بسیار طولانی تکاملی ممکن است به دلیل توانایی آنها در واکنش سریع به تغییرات محیطی از طریق تنظیم بیان ژن باشد.امروزه بزرگترین تهدید برای بسیاری از این گونه ها صید بی رویه است. ما تازه شروع کرده ایم به درک اینکه چگونه آنها ممکن است تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی قرار گیرند. ما امیدواریم که یافته‌های ما در را برای تحقیقات دقیق‌تر در مورد نقش اپی ژنتیک در اجازه دادن به ماهی‌های آسیب‌پذیر و مهم زیست‌محیطی برای تداوم در این دوره گرمایش سریع جهانی باز کند.»
مقاله "پاسخ فنوتیپی تطبیقی به آب و هوا توسط اپی ژنتیک در گونه ای با استراتژی K، ماهی Leucoraja ocellata (Rajidae)" در مجله Royal Society Open Science منتشر شده است.
