Учёные обнаружили универсальную температурную кривую, управляющую всей жизнью

Исследователи из Тринити-колледжа в Дублине сообщают об открытии, по-видимому, «универсальной кривой термической производительности» (УКТП), которая применима ко всему древу жизни. Согласно выводам команды, этот паттерн управляет тем, как организмы реагируют на изменения температуры, и, по сути, «сковывает эволюцию», поскольку ни один изученный вид не смог выйти за установленные им пределы.

Новая УКТП объединяет десятки тысяч ранее отдельных кривых производительности, которые учёные использовали для понимания эффективности разных видов при различных температурах. Оказалось, что все эти кривые следуют одной и той же базовой модели. Это справедливо не только для разных видов, но и для множества типов биологической активности — будь то скорость бега ящериц, плавание акул или деление бактериальных клеток.

Кривая показывает последовательную взаимосвязь: с ростом температуры биологическая производительность постепенно улучшается до достижения оптимальной точки. Однако, как только температура превышает этот оптимум, производительность резко падает. Этот крутой спад означает, что перегрев может быстро стать опасным, приводя к физиологическому сбою или смерти.

Профессор зоологии Эндрю Джексон, соавтор исследования, объяснил: «Для тысяч видов и почти всех групп жизни, включая бактерии, растения, рептилий, рыб и насекомых, форма кривой, описывающей, как производительность меняется с температурой, очень похожа. Однако разные виды имеют очень разные оптимальные температуры — от 5°C до 100°C».

Учёные также показали, что оптимальная температура и критическая максимальная температура, при которой наступает смерть, неразрывно связаны. Как отметил Джексон: «Какой бы ни был вид, у него просто должен быть меньший температурный диапазон, в котором жизнь возможна, как только температура поднимается выше оптимума».

Выводы основаны на углублённом анализе более 2500 различных кривых термической производительности для огромного разнообразия видов. Старший автор работы доктор Николас Пейн заявил: «Несмотря на это богатое разнообразие жизни, наше исследование показывает, что практически все формы жизни остаются поразительно ограниченными этим "правилом"». Лучшее, чего удалось добиться эволюции, — это сдвинуть эту кривую; жизнь не нашла способа отклониться от этой конкретной формы.

Следующим шагом исследователи планируют использовать УКТП в качестве эталона, чтобы выяснить, есть ли организмы, которые могут хоть немного нарушить этот паттерн, особенно в свете прогнозов о дальнейшем потеплении климата.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.