毎年春、地中海の若いエビはオスからメスに変わります。これは生殖発達の重要な段階です。 この変化は、特定の種類の微細藻類が豊富に存在するために発生しますが、時折ネオン色のエビが種の生存に依存します。 しかし、海洋の酸性化が激化するにつれて、微細藻類の化学的構成が変化し、エビの生殖の進行が妨げられ、エビの存在が脅かされる可能性がある、と研究者らは今週PLOS ONEで報告しています。
エビ、 Hippolyte inermis Leachは、ナポリ湾の酸性化した通気孔を含む地中海の海草牧草地で繁殖するCocconeis scutellum parvaと呼ばれる特定の種類の微細藻類で食事をします。 微細藻類を食べると、エビの生殖周期が調節されます。
科学者たちは長年、これらの奇妙な小さなエビの性的発達に魅了されてきました。 Hippolyte inermisは他の多くの甲殻類と同様に雌雄同体であると考えられていますが、両方の属性を持つ中間段階を経ることなく雄から雌に急速に移行するという点で異常です。 この性転換システムには、2つの異なる繁殖期があります。 Cocconeis微細藻類が不足している秋の間に、新生児エビの大部分は生まれた雄です。 春の後、オスの生殖腺は老化し、単一の脱皮で脱落し、卵巣が発達します。
しかし、微細藻類が豊富な春に生まれた若いエビは、さらに急速な性転換を経ることで、すぐに雌に成長できます。 以前の研究では、 ココネがこの急速な変化の原因であることが示されました 。 食べたときにまだ未知の化合物を放出することにより、 ココネはエビの雄性腺の細胞を殺し、それを時期尚早に移行させます。 この春の切り替えは、黒カサゴなどの捕食者がエビをむさぼり食うとき、冬に個体群が打撃を受けた後のバランスの回復に役立ちます。
研究の主著者であるナポリのStazione Zoologica Anton Dohrnの海洋生物工学者であるMirko Mutalipassiは、エビの微細藻類への依存が非常に強いため、個体数の増加が微細藻類の開花と同期することを強調しています。
「これらのエビにとって本当に重要です」とムタリパッシは言います。 「これは、エビが大量の卵を生産する能力を可能にし、捕食によって一掃されることを避けるため、自然の個体群の安定化要因です。」
Mutalipassiは、酸性条件でのこのような強い植物と動物の関係の存在により、海洋酸性化の増加がこの生態系にどのような影響を与えるかを研究するためのツールとして使用しました。 「生理学的な観点と分子的な観点の両方から、共進化に本当に魅了されています」と彼は言います。 「2つの生物が互いにどのように相互作用するかを見るのは非常に興味深い方法です。 また、微細藻類と無脊椎動物に対する地球規模の変化の影響を研究するための良いモデルです。」
Stazione Zoologicaの研究者であるMutalipassiと彼の共著者であるValerio ZupoとValerio Mazzellaは、海がより酸性になると微小藻類の化学組成がどうなるかを調べるために、エビの集団をプローブとして使用しました。 研究チームは、2つの異なる酸性度レベルでCocconeisを成長させました。1つは現在の状態で、もう1つは二酸化炭素レベルが増加するにつれて来世紀にわたって予測される海洋酸性度に基づいています。 その後、彼らは新生エビに微細藻類の2つのグループのうちの1つを与え、エビの発達を促進する微細藻類の化合物の変化を示す雌の数が異なるかどうかを観察しました。
チームの結果は驚くべきものでした。 CO 2レベルが高いと繁栄に失敗した他の微細藻類とは異なり、 Cocconisは繁栄し、酸性化された条件下で4倍の細胞を成長させました。 この成長の増加は、微細藻類が将来の酸性化した海で競争上の優位性を持つ可能性があることを意味します。
対照的に、より高いレベルの水酸性化で成長した微細藻類を給餌されたエビは、通常の微細藻類を給餌されたエビの約半分の数の雌で終わりました。 このような劇的な違いは、エビの雄の性腺を破壊する化合物が酸性化された条件によって変化し、雌が少なくなることを示唆しています。 言い換えれば、 ココネは繁栄しますが、エビは苦しみます。
カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリップス海洋学研究所の海洋生物学者ケイトリン・ロウダーは、「この研究は、単一生物の生存と成長に関する基本的な質問のいくつかを超えて種間の関係を調べる優れた例です」と述べています。メールで。 「私たちの海洋生態系が将来どのように見えるかをよりよく理解するには、栄養レベル間の相互作用を見ることが非常に重要です。これは、実験室の設定では困難です。」
生態系でドミノ効果を引き起こす可能性のあるこのような微妙な変化は、気候変動の影響を象徴しています。 海洋の酸性化が海水の状態を混乱させ続けているため、研究者たちは、そのような変化が地球上で最も小さな生命体にさえどのように影響するかを学ぼうと急いでいます。
この研究に関与していなかったローダーは、環境の変化に関する認識を得るために、生物の行動の変化を研究することが重要であると主張しています。 「エビの性転換についてのこれらの質問を追求することによってのみ、私たちの科学者は将来私たちの海がどのように見えるかについてのより良いアイデアを得ることができます」と彼女は言います。 「そして、重要なことは、海洋の酸性化が潜在的な影響についてより多くの物語を持ち、私たちの海洋に対するこの進行中の変化に対する国民の関心を高めることです。」
Mutalipassiも同様の見方をしており、この化合物は実際には環境に対する「情報化学物質」であり、炭鉱のカナリアの水中バージョンであると主張しています。
「現在、海洋の酸性化は、100万年にわたって進化した繊細な生態学的関係を破壊する可能性があることを知っています」とMutalipassi氏は言います。 「これは、私たちが私たちの世界に行っている変化に特有の結果があることを意味します。」
彼はまた、微細藻類とエビの関係は、影響を受ける可能性のある多くの1つにすぎないと指摘している。 「海洋酸性化の影響は、研究で見られるものよりも大きい」と彼は言う。 「私たちはパズルの小さな断片を見ているだけです。」
