Οι Θαλάσσιες Χελώνες Ίσως Είναι Πιο Ανθεκτικές στην Υπερθέρμανση του Πλανήτη από Όσο Νομίζαμε
Ένας “επιγενετικός” μηχανισμός προσαρμογής θα μπορούσε να αποτρέψει τη μαζική εκκόλαψη θηλυκών χελωνών καρέτα-καρέτα λόγω της κλιματικής αλλαγής – μια απειλή που φοβόμασταν ότι θα οδηγούσε σε κατάρρευση του πληθυσμού.
Οι θαλάσσιες χελώνες ίσως είναι σε θέση να αντιμετωπίσουν την κλιματική αλλαγή καλύτερα από ό,τι νομίζαμε. Οι βιολόγοι ανησυχούν ότι τα ερπετά μπορεί να αντιμετωπίσουν τον κίνδυνο εξαφάνισης επειδή οι θερμότερες συνθήκες θα ενθαρρύνουν τα περισσότερα αυγά χελώνας να αναπτυχθούν σε θηλυκά. Αλλά αποδεικνύεται ότι τα ζώα διαθέτουν ένα γενετικό δίχτυ ασφαλείας που θα μπορούσε να τα βοηθήσει να διατηρήσουν μια πιο ισορροπημένη αναλογία μεταξύ των φύλων, ακόμη και όταν οι θερμοκρασίες αυξάνονται.
“Πιστεύουμε ότι έχουμε αποκαλύψει την ικανότητα των χελωνών να προσαρμόζονται στο περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται”, λέει ο Chris Eizaguirre στο Queen Mary University του Λονδίνου.
Το φύλο των νεοσσών θαλάσσιων χελωνών δεν καθορίζεται από ένα χρωμόσωμα που καθορίζει το φύλο – όπως συμβαίνει σε πολλά ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων – αλλά από τη θερμοκρασία μέσα στη φωλιά. Εργαστηριακές μελέτες έχουν δείξει ότι, σε χαμηλότερες θερμοκρασίες φωλιάς, περισσότεροι νεοσσοί θα είναι αρσενικοί και σε υψηλότερες, περισσότεροι θα είναι θηλυκοί, γεγονός που οδηγεί σε φόβους ότι η υπερθέρμανση του πλανήτη θα προκαλέσει την εκκόλαψη όλο και περισσότερων χελωνών ως θηλυκών.
Για παράδειγμα, μια γενετική μελέτη του 2018 διαπίστωσε ότι περίπου το 99% των νεαρών πράσινων χελωνών (Chelonia mydas) ηλικίας μεταξύ 4 και 20 ετών που προέρχονται από θερμότερες τοποθεσίες φωλιάσματος στο Great Barrier Reef στην Αυστραλία ήταν θηλυκά. Η μοντελοποίηση που βασίζεται σε τέτοια αποτελέσματα έχει οδηγήσει σε ανησυχίες ότι, χωρίς αρκετά αρσενικά, οι πληθυσμοί θαλάσσιων χελωνών θα καταρρεύσουν.
Ωστόσο, η πραγματική κατάσταση των πραγμάτων κατά την εκκόλαψη είναι ένα μυστήριο, επειδή δεν μπορείτε να πείτε το φύλο μιας χελώνας μέχρι να είναι αρκετών μηνών, εκτός αν τη σκοτώσετε για να το ελέγξετε, οπότε τα δεδομένα πεδίου σχετικά με το φύλο των νεοσσών είναι ελάχιστα.
Για να το παρακάμψουν αυτό, ο Eizaguirre και οι συνεργάτες του έχουν πραγματοποιήσει εργαστηριακά και επιτόπια πειράματα με χελώνες καρέτα-καρέτα (Caretta caretta).
Στο πρώτο μέρος της εργασίας τους, συνέλεξαν συνολικά 240 αυγά από επτά φωλιές καρέτα-καρέτα σε παραλίες στην κομητεία Palm Beach της Φλόριντα. Έβαλαν τα αυγά σε τεχνητούς θερμοκοιτίδες σε μία από τις τρεις θερμοκρασίες: 27°C (81°F), μια θερμοκρασία που προάγει τα αρσενικά, 30°C (86°F), μια “κρίσιμη θερμοκρασία για ίσους αριθμούς αρσενικών και θηλυκών” και 32°C (90°F), η οποία θα πρέπει να οδηγήσει σε θηλυκά.
Όταν οι νεοσσοί ήταν μεταξύ 1 και 3 ημερών, η ομάδα συνέλεξε δείγματα αίματος και στη συνέχεια ανέθρεψε τις χελώνες σε αιχμαλωσία για μήνες, μέχρι να είναι αρκετά μεγάλες για την εξακρίβωση του φύλου μέσω χειρουργικής επέμβασης “κλειδαρότρυπας” και λαπαροσκοπικής κάμερας.
Η σύγκριση των δεδομένων αλληλούχισης του γονιδιώματος που συγκεντρώθηκαν από τα δείγματα αίματος με την ταυτοποίηση του φύλου αποκάλυψε ότι, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία στην οποία είχαν επωαστεί τα αυγά, οι αρσενικές και οι θηλυκές χελώνες είχαν διαφορετικά μοτίβα στη δραστηριότητα εκατοντάδων γονιδίων λόγω μιας επιγενετικής διαδικασίας γνωστής ως μεθυλίωση του DNA. Περίπου 383 γονίδια ήταν υπερμεθυλιωμένα στα θηλυκά – πράγμα που σημαίνει ότι ήταν λιγότερο ενεργά από το αναμενόμενο – και 394 ήταν υπερμεθυλιωμένα στα αρσενικά. Πολλά από αυτά τα γονίδια έχουν τεκμηριωμένους ρόλους στην ανάπτυξη του φύλου. Αυτό σήμαινε ότι οι ερευνητές μπορούσαν να πουν το φύλο ενός νεαρού χελωνιού μόνο από ένα δείγμα αίματος.
Η ομάδα χρησιμοποίησε αυτή τη γνώση σε μια επιτόπια μελέτη, συλλέγοντας 29 νεογέννητες γέννες αυγών καρέτα-καρέτα στις παραλίες του νησιού Sal στο Πράσινο Ακρωτήριο, στα ανοιχτά των ακτών της Δυτικής Αφρικής. Χώρισαν κάθε γέννα, θάβοντας το μισό σε μια προστατευόμενη περιοχή σε βάθος 55 εκατοστών – όπου θα ήταν πιο δροσερά – και τα άλλα 35 εκατοστά κάτω, όπου θα ήταν πιο ζεστά, και παρακολούθησαν τις θερμοκρασίες.
Όταν οι ερευνητές αλληλούχησαν δείγματα κυττάρων αίματος από 116 νεοσσούς, τους μισούς από τα “δροσερά” βάθη και τους μισούς από τα “ζεστά”, βρήκαν περισσότερους αρσενικούς από ό, τι αναμενόταν, δεδομένων των θερμοκρασιών που είχαν βιώσει τα αυγά. Στην πραγματικότητα, τα μοντέλα που βασίζονται στη θερμοκρασία επώασης υπερεκτίμησαν την παραγωγή θηλυκών νεοσσών κατά 50 έως 60 τοις εκατό.
Αυτό υποδηλώνει ότι, εκτός από την παροχή ενός εργαλείου για τη σεξουαλική συνεύρεση νεαρών χελωνών, η εργασία δείχνει ότι υπάρχουν μοριακοί μηχανισμοί που βοηθούν τις χελώνες να αντιμετωπίσουν τις αλλαγές στο κλίμα, αλλάζοντας το πόσο ευαίσθητη είναι η ανάπτυξη των γεννητικών τους οργάνων στη θερμοκρασία, λέει ο Eizaguirre.
“Δεν λέμε ότι δεν υπάρχει θηλυκοποίηση, γιατί υπάρχει, και δεν λέμε ότι η κλιματική αλλαγή δεν υπάρχει, γιατί είναι εκεί και επιταχύνεται”, λέει. “Αυτό που λέμε είναι ότι όταν οι πληθυσμοί είναι αρκετά μεγάλοι, όταν υπάρχει επαρκής ποικιλομορφία, τότε φαίνεται ότι το είδος [μπορεί] να εξελιχθεί ως απάντηση στο κλίμα στο οποίο ζει”.
Η εργασία υποστηρίζει πρόσφατα στοιχεία μιας ομάδας, συμπεριλαμβανομένου του Graeme Hays στο Πανεπιστήμιο Deakin στην Αυστραλία, που δείχνουν ότι εκκολάπτονται περισσότερες αρσενικές θαλάσσιες χελώνες από ό, τι προβλέπεται, εάν υποτεθεί ότι η θερμοκρασία είναι ο μόνος μοχλός καθορισμού του φύλου. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν πώς η κρίσιμη θερμοκρασία στην οποία η αναλογία φύλου των χελωνών είναι 50:50 μπορεί να προσαρμοστεί στις τοπικές συνθήκες, λέει ο Hays.
Οι χελώνες έχουν επίσης άλλους μηχανισμούς για να μετριάσουν τις επιπτώσεις της θέρμανσης, λέει. Αυτά περιλαμβάνουν τη φωλιά νωρίτερα μέσα στο έτος και τα πρότυπα μετανάστευσης σε περιοχές αναπαραγωγής μειώνοντας τον αντίκτυπο της θηλυκοποίησης. “Οι θηλυκές χελώνες γενικά δεν αναπαράγονται κάθε χρόνο, αλλά τα αρσενικά ταξιδεύουν σε περιοχές αναπαραγωγής πιο συχνά από τα θηλυκά”, λέει ο Hays. “Έτσι, η αναλογία φύλου αναπαραγωγής είναι πιο ισορροπημένη από την πραγματική αναλογία φύλου των ενηλίκων”.
Τέτοιες συμπεριφορικές προσαρμογές είναι καλές, λέει ο Eizaguirre, αλλά οι νεοσσοί εξακολουθούν να εκτίθενται σε ακραία ζέστη, η οποία αφήνει μόνιμες αλλαγές μεθυλίωσης του DNA, οπότε τα σημάδια μοριακής προσαρμογής είναι ακόμη καλύτερα νέα για αυτά τα ευάλωτα ερπετά.