Univerzální křivka tepelných výkonů: Jak teplota ovlivňuje všechny živé organismy
Jedna jediná křivka tepelných výkonů platí pro život od bakterií po zvířata. Druhy se liší v optimálních teplotách, ale základní tvar jejich reakce na teplo zůstává stejný. Vědci z Trinity College Dublin objevili to, co popisují jako „univerzální křivku tepelných výkonů“ (UTPC), která vypadá, že řídí, jakým způsobem všechny druhy reagují na změny teploty.
Tato sdílená struktura účinně „omezuje evoluci“, protože žádný známý organismus neunikl základním limitům, které křivka klade na to, jak teplota ovlivňuje biologický výkon. Teplota ovlivňuje každou formu života, ale UTPC sjednocuje desítky tisíc dosud oddělených křivek používaných k popsání výkonu různých druhů.
Jak oteplování pomáhá, ale zároveň škodí
Nová UTPC ukazuje, že jak všeobecně organismy ohřívají:
- Výkon organismů postupně roste, až dosáhne optimálního bodu (kde je výkon nejvyšší).
- Jakmile teploty překročí tento optimální bod, výkon rychle klesá.
- Tento ostrý pokles při vyšších teplotách znamená, že přehřátí představuje vážná rizika, včetně fyziologického selhání nebo smrti.
Klíčovým důsledkem výzkumu, který byl nedávno publikován v mezinárodním časopise, je, že druhy mohou mít méně flexibility přizpůsobit se celosvětovým změnám klimatu, než se dříve myslelo, zejména jak teploty i nadále stoupají ve většině regionů.
Jak se evoluce může přizpůsobit, ale nemůže uniknout
Andrew Jackson, profesor zoologie na Trinity, poznamenal: „Napříč tisíci druhy a téměř všemi skupinami života, včetně bakterií, rostlin, plazů, ryb a hmyzu, má tvar křivky, která popisuje, jak se výkon mění s teplotou, velmi podobný. Různé druhy však mají velmi odlišné optimální teploty, které se pohybují od 5 °C do 100 °C, a jejich výkon se může velmi lišit v závislosti na měření výkonu a konkrétním druhu.“
„To vedlo k nesčetným variantám modelů navržených k vysvětlení těchto rozdílů. Co jsme zde ukázali, je, že všechny různé křivky jsou ve skutečnosti tou samou křivkou, pouze roztaženou a posunutou na různých teplotách. A co je více, ukázali jsme, že optimální teplota a kritická maximální teplota, při které dochází ke smrti, jsou neoddělitelně propojeny.“
Referenční bod pro světem se oteplující planetu
Senior autor Dr. Nicholas Payne z fakulty přírodních věd Trinity dodal: „Tyto výsledky vzešly z hloubkové analýzy více než 2 500 různých křivek tepelných výkonů, které zahrnují obrovské množství různých měření výkonu pro stejně obrovské množství různých druhů – od bakterií po rostliny, a od ještěrek po hmyz.“
„To znamená, že tento vzor platí pro druhy ve všech hlavních skupinách, které se výrazně divergentovaly, jak se strom života vyvíjel během miliard let. Navzdory této bohaté rozmanitosti života, naše studie ukazuje, že všechny formy života zůstávají pozoruhodně omezeny tímto ‚pravidlem‘ o tom, jak teplota ovlivňuje jejich schopnost fungovat. Nejlepší, co evoluce dokázala, je posunout tuto křivku kolem – život nenašel způsob, jak se odchýlit od této jedné specifické křivky tepelných výkonů.“
„Dalším krokem je použít tento model jako jakýsi referenční bod k zjištění, zda existují nějaké druhy nebo systémy, které by mohly, jemně, uniknout tomuto vzoru. Pokud něco takového najdeme, budeme nadšeni se ptát, proč a jak to dělají – zejména s ohledem na prognózy, jak se naše klima pravděpodobně bude i v následujících desetiletích oteplovat.“
