لقد اكتشف العلماء قاعدة عالمية تقيد التطور

وينطبق منحنى أداء حراري واحد على جميع مراحل الحياة، من البكتيريا إلى الحيوانات. وتختلف الأنواع في درجات الحرارة المثلى، ولكن ليس في الشكل الأساسي لاستجابتها للحرارة.

حدد الباحثون في كلية ترينيتي في دبلن ما وصفوه بأنه “منحنى الأداء الحراري العالمي” (UTPC) الذي يبدو أنه يحكم كيفية عمل جميع صِنف الاستجابة للتغيرات في درجة الحرارة. ووفقا للعلماء، فإن هذا النمط المشترك “يقيد التطور” بشكل فعال، حيث لم يفلت أي كائن حي معروف من الحدود الأساسية التي يضعها المنحنى على كيفية تأثير درجة الحرارة على الأداء البيولوجي.

تؤثر درجة الحرارة على كل أشكال الحياة، لكن UTPC يجمع عشرات الآلاف من المنحنيات المنفصلة سابقًا المستخدمة لوصف الأداء عبر الأنواع المختلفة.

تنطبق نفس العلاقة الأساسية بغض النظر عما يتم قياسه، سواء كان ذلك سحلية تركض على جهاز المشي، أو سمكة قرش تسبح في المياه المفتوحة، أو المعدل الذي تنقسم به الخلايا البكتيرية، مما يدل على أن هناك قاعدة واحدة تربط درجة الحرارة والأداء في جميع أنحاء العالم الحي.

لماذا يساعد الاحترار ثم يضر

بشكل حاسم، يُظهر UTPC الجديد أنه مع ارتفاع درجة حرارة جميع الكائنات الحية:

• مع ارتفاع حرارة الكائنات الحية، يرتفع أدائها تدريجياً حتى تصل إلى النقطة المثالية (حيث يكون الأداء في أعلى مستوياته).
• وبمجرد أن ترتفع درجات الحرارة إلى ما هو أبعد من هذا المستوى الأمثل، ينخفض ​​الأداء بسرعة.
• ويعني هذا الانخفاض الحاد في درجات الحرارة المرتفعة أن ارتفاع درجة الحرارة يشكل مخاطر جسيمة، بما في ذلك الانهيار الفسيولوجي أو الوفاة.

أحد الآثار الرئيسية للبحث الذي نُشر مؤخرًا في المجلة الدولية بناسهو أن الأنواع قد تتمتع بمرونة أقل للتكيف مع تغير المناخ العالمي مما كان يعتقد سابقًا، خاصة مع استمرار درجات الحرارة في الارتفاع في معظم المناطق.

https://www.<a href="https://yalebnan.org/107636/" rel="noopener noreferrer">youtube</a>.com/watch?v=B4g-9ekjmmk
من السحالي التي تعمل على جهاز المشي، إلى أسماك القرش التي تسبح في المحيط، ومعدلات انقسام الخلايا في البكتيريا، ينطبق منحنى الأداء الحراري العالمي على جميع الأنواع ويحدد كيفية استجابتها لتغير درجة الحرارة. بمجرد أن تصبح الأمور ساخنة جدًا، يتراجع الأداء بسرعة. تنهار البيانات، وتتقارب النماذج في منحنى الأداء الحراري العالمي (UTPC)، والذي يتطلب فقط درجات الحرارة المثلى والحرجة كمعلمات. مصدر الصورة: البروفيسور أندرو جاكسون، كلية ترينيتي في دبلن

التطور يمكن أن يتحول، وليس الهروب

قال أندرو جاكسون، أستاذ علم الحيوان في كلية ترينيتي للعلوم الطبيعية، والمؤلف المشارك: “عبر آلاف الأنواع وجميع مجموعات الحياة تقريبًا بما في ذلك البكتيريا والنباتات والزواحف والأسماك والحشرات، يتشابه شكل المنحنى الذي يصف كيفية تغير الأداء مع درجة الحرارة إلى حد كبير. ومع ذلك، فإن الأنواع المختلفة لها درجات حرارة مثالية مختلفة تمامًا، تتراوح من 5 درجات مئوية إلى 100 درجة مئوية (41 درجة فهرنهايت إلى 212 درجة فهرنهايت)، ويمكن أن يختلف أدائها كثيرًا اعتمادًا على المقياس. من الأداء الذي يتم ملاحظته والأنواع المعنية.

“لقد أدى ذلك إلى اختلافات لا حصر لها في النماذج المقترحة لتفسير هذه الاختلافات. ما أظهرناه هنا هو أن جميع المنحنيات المختلفة هي في الواقع نفس المنحنى الدقيق، فقط امتدت وتحولت عبر درجات حرارة مختلفة. والأكثر من ذلك، لقد أظهرنا أن درجة الحرارة المثالية ودرجة الحرارة القصوى الحرجة التي تحدث فيها الوفاة مرتبطان ارتباطًا وثيقًا”.

“مهما كان النوع، فإنه ببساطة يجب أن يكون لديه نطاق درجة حرارة أصغر تكون فيه الحياة قابلة للحياة بمجرد أن تتحول درجات الحرارة إلى أعلى من المستوى الأمثل.”

معيار لعالم الاحترار

وأضاف كبير الباحثين، الدكتور نيكولاس باين، من كلية ترينيتي للعلوم الطبيعية: “لقد نشأت هذه النتائج من تحليل متعمق لأكثر من 2500 منحنيات مختلفة للأداء الحراري، والتي تشمل مجموعة هائلة من مقاييس الأداء المختلفة لمجموعة هائلة مماثلة من الأنواع المختلفة – من البكتيريا إلى النباتات، ومن السحالي إلى الحشرات.”

“وهذا يعني أن النمط ينطبق على الأنواع في جميع المجموعات الرئيسية التي تباعدت بشكل كبير مع نمو شجرة الحياة عبر مليارات السنين من التطور. وعلى الرغم من هذا التنوع الغني للحياة، فإن دراستنا تظهر بشكل أساسي أن جميع أشكال الحياة تظل مقيدة بشكل ملحوظ بهذه “القاعدة” حول كيفية تأثير درجة الحرارة على قدرتها على العمل. وأفضل ما تمكن التطور من تحقيقه هو تحريك هذا المنحنى – ولم تجد الحياة طريقة للانحراف عن شكل الأداء الحراري المحدد للغاية هذا.”

“الخطوة التالية هي استخدام هذا النموذج كمعيار لمعرفة ما إذا كان هناك أي أنواع أو أنظمة يمكننا العثور عليها والتي قد تنفصل بمهارة عن هذا النمط. وإذا وجدنا أيًا منها، فسنكون متحمسين للسؤال عن سبب وكيفية قيامهم بذلك – خاصة في ضوء التوقعات حول الكيفية التي من المرجح أن يستمر بها مناخنا في الاحترار في العقود المقبلة”.

المرجع: “ينشأ منحنى الأداء الحراري العالمي في علم الأحياء والبيئة” بقلم جان فرانسوا أرنولدي وأندرو إل جاكسون وإجناسيو بيرالتا مارافير ونيكولاس إل باين، 22 أكتوبر 2025، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2513099122

تم دعم هذا العمل من قبل شركة Research Ireland ومنحة زميلة Marie Sklodowska-Curie لما بعد الدكتوراه.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.