När en kemisk larmsignal släpps i en av två rännor, det normala svaret för en fisk är att simma nerför rännan utan kemikalien. Men när vattnet är surare, vissa fiskar beter sig inte normalt:istället simmar de nerför rännan som innehåller kemikalielarmet och så mot "fara".
Fisk födda av föräldrar som är toleranta för förhöjda nivåer av koldioxid (CO2) kan ha en bättre chans att anpassa sig till havets försurning. Att förstå hur det marina livet anpassar sig till dessa och liknande miljöförändringar kan bidra till att förbättra framtida bevarandestrategier.
Ett internationellt team ledd av KAUST ville förstå hur fiskgener påverkades av exponering för höga CO2-nivåer vid olika tillfällen under deras livstid. De ville också veta om det fanns en effekt på fisk födda av föräldrar som exponerades för förhöjda CO2-nivåer.
KAUSTs beräkningsbiolog Timothy Ravasi och kollegor samlade in vuxen taggig damselfish från Stora barriärrevet i Australien och exponerade dem för CO2-nivåer liknande de som förväntades för havsvatten i slutet av århundradet.
Fiskar som är känsliga för förhöjda CO2-nivåer svarar inte på kemiska signaler från rovdjur (de simmar inte iväg), påverkar deras överlevnad.
"De förhöjda nivåerna av CO2 som beräknas för slutet av århundradet har betraktats som mindre förändringar för ryggradsdjur av vissa, " säger KAUST marinbiolog, Celia Schunter; dock, fiskens reaktioner i vår studie indikerar att förändringar är ganska betydande, både i deras beteende såväl som mer systemiskt.
"När vi placerade vår fisk i miljöer med förhöjda CO2-nivåer, vi observerade reaktioner från en tredjedel av deras genom, " förklarade Schunter. Intressant nog, dessa molekylära förändringar som vi observerade i fisken återfanns nästan om dess föräldrar tidigare hade upplevt höga CO2-nivåer.
"Detta resultat tyder på att den molekylära effekten av förhöjd CO2 är till stor del buffrad över generationer, vilket kan vara ett gott tecken, säger Schunter..
Teamet hittade ett samspel mellan genetik och de epigenetiska signalerna som slår på och av gener som svar på miljövariationer. "Epigenetik verkar vara en viktig mekanism för fisk att vänja sig vid en miljö med hög CO2-halt, " säger Ravasi; "men, att anpassa, fiskar måste först ha en genetisk predisposition för tolerans för att överföra denna tolerans till sina avkommor, " han säger.
Forskarna fann bevis för att CO2-känsliga fiskars misslyckande att svara på kemiska signaler från rovdjur beror på en hyperaktiv cykel som involverar överföring av en hämmande signalsubstans som finns i hjärnan.
De skannar nu hela genomet av damselfish för att identifiera den del som är ansvarig för CO2-tolerans. De planerar också att se om dessa mönster är vanliga i andra fiskarter och i olika ekosystem, inklusive en undersökning av fisken som lever i närheten av undervattens vulkaniska CO2 sipprar i Milne Bay i Papua Nya Guinea.
