Dafnier av arten Daphnia magna er flinke til å kompensere for endringer i temperaturen. Foto: Per Harald Olsen/NTNU

Små krepsdyr er tilpasningsdyktige

Jordas middeltemperatur forandrer seg. Ved NTNU har Tijana Gajic sett på hvordan små krepsdyr kalt dafnier tilpasser seg temperaturendringer.

DAFNIER: Temperaturen påvirker både stoffskifte og utbredelse av arter. Men vannlopper, nærmere bestemt dafnier av arten Daphnia magna, er i grunnen flinke til å kompensere for endringer i temperaturen.

– Temperaturen påvirker dyrets stoffskifte, men dyrene kan delvis kompensere for temperaturforandringer, sier Gajic, som la frem resultatene som sin mastergradoppgave.

Stoffskifte er en fellesbetegnelse på de ulike kjemiske prosessene i kroppen der næringsstoffer brytes ned i små bestanddeler og brukes til vevsbygging og energi. Stoffskiftet først og fremst avhengig av kroppsstørrelse, temperatur og mattilgang. Generelt gir økt temperatur også umiddelbart økt stoffskifte.

Det er imidlertid ikke grunn til å tro at optimalt stoffskifte hos vannloppen, det vil si det som gir høyest vekst og reproduktiv rate, er avhengig av temperatur. Mekanismer som kompenserer kan derfor være gunstig for å motvirke den direkte effekten av endret temperatur.

Fremgangsmåte

Dafnier ble valgt ut som studieobjekt for masteroppgaven til Gajic blant annet fordi arten formerer seg raskt. Dermed tar det mindre tid å se endringer over flere generasjoner.

Under gunstige forhold formerer dafnier seg dessuten ved å klone seg selv. Avkommet er prikk lik moren, bortsett fra eventuelle mutasjoner som skjer i arvestoffet. På den måten er det forholdsvis ukomplisert å se på endringer i gruppen over generasjonene.

Tijana Gajic har funnet ut at vannlopper tilpasser seg temperaturendringer. Foto: Per Harald Olsen/NTNU

Tijana Gajic har funnet ut at vannlopper tilpasser seg temperaturendringer. Foto: Per Harald Olsen/NTNU

Gajic lot først tre atskilte grupper av dafnier vokse opp under ulik temperatur, henholdsvis 10, 17 og 25 grader. Alle dafniene hadde felles forfedre. Vokseprosessen pågikk over ett år og 12 til 35 generasjoner. Gruppene fikk god tid på seg til å tilpasse seg den stabile temperaturen.

Deretter plasserte hun dafnier fra de tre ulike gruppene i vann med lik temperatur og målte oksygenopptaket, som er nært knyttet til stoffskiftet.

– Vannlopper som er vant med å leve i kaldt vann har raskere stoffskifte enn dyr som er vant med å leve i varmere vann når målingene utføres på samme temperatur, sier Gajic.

Dette gjelder uansett om vannet er 10, 17 eller 25 grader. Gruppen som vokste opp under kalde forhold fortsatte med å ha høyest stoffskifte.

Vannlopper som lever i kaldt vann oppjusterer stoffskiftet for delvis å motvirke effekten av kald temperatur. Slik kan de for eksempel utnytte mattilgangen litt bedre. Dette er optimalt så lenge de lever i kaldt vann.

Det er også et tegn på at dyr kan kompensere for klimaendringer gjennom å tilpasse stoffskiftet når temperaturen endrer seg over tid. Hvor raskt denne tilpasningen skjer, er av avgjørende betydning.

Endringer

De atskilte gruppene med vannlopper i forsøket tilpasset seg altså til temperaturen de selv og deres forfedre vokste opp under. Disse endringene kan skje i løpet av dyrets eget liv, men kan også overføres til kommende generasjoner gjennom epigenetiske effekter og evolusjon.

Epigenetiske endringer (se faktaboks) skjer når miljøforholdene foreldrene og besteforeldrene har levd under resulterer i endring av avkom, men uten at avkommets gensekvens endres. Evolusjon skjer i løpet av mange generasjoner, men likevel raskere enn man tidligere har trodd.

– Dyrene som tilpasser seg best har høyest «fitness», sier Gajics veileder professor Sigurd Einum ved Senter for Biodiversitetsdynamikk, Institutt for biologi ved NTNU.

Fitness er et mål på dyrs evne til å overleve og produsere fruktbart avkom, og er en sentral del av evolusjonsteorien. Dyrene som er flinkest til å tilpasse seg forholdene har størst sjanse for å produsere nye avkom, som igjen kan arve disse fordelaktige egenskapene.

Begrensninger

Temperaturendringene i seg selv er bare en liten del av forandringene som finner sted hvis jordas middeltemperatur endres. Resultatene Gajic har kommet frem til er derfor ikke argument for ikke å forsøke å gjøre noe med klimaendringer.

En grunn til dette er at tilpasninger sjelden kan forventes å kompensere fullt ut for de direkte effektene av temperaturendringer.

I forsøket med vannlopper, fikk Gajic frem 12 generasjoner i løpet av det ene året for gruppen ved 10 grader, mens gruppen som vokste opp ved 25 grader frembragte hele 35 generasjoner over samme tid. Forskjellene i generasjonstid endret seg ikke nevneverdig i løpet av perioden. Mye tyder derfor på at det er fysiologiske begrensninger i hvor raskt stoffskiftet kan endre seg over relativt korte tidsperioder.

Når temperaturen øker, øker stoffskiftet og dermed behovet for mat. Dafnier spiser planktonalger, men produksjonen av planktonalger øker ikke like raskt som økningen i stoffskiftet hos dafnien. Behovet for mat har økt, men det har ikke blitt tilsvarende mer mat å få.

Byttedyr, rovdyr høyere oppe i næringskjeden og omgivelser er utsatt for temperaturendringene i et komplisert samspill. Dermed er det ikke nødvendigvis slik at endringene lett kan kompenseres for når vi kommer til verden utenfor laboratoriet. Det er heller ikke gitt at resultater fra dafnier også gjelder for alle slags andre planktondyr eller fisk. Men dette arbeidet bidrar til å øke innsikten i dette samspillet.

Foruten professor Sigurd Einum ved NTNU, har også forsker Anders Finstad ved NINA vært veileder for Tijana Gajic.