Wanneer een chemisch alarmsignaal wordt afgegeven in een van de twee goten, de normale reactie van een vis is om door de goot te zwemmen zonder de chemische stof. Maar als het water zuurder is, sommige vissen gedragen zich niet normaal:in plaats daarvan zwemmen ze de goot af die het chemische alarm bevat en zo richting "gevaar".

Vissen van ouders die tolerant zijn voor verhoogde niveaus van koolstofdioxide (CO2) zouden een betere kans hebben om zich aan te passen aan de verzuring van de oceaan. Begrijpen hoe het leven in zee zich aanpast aan deze en soortgelijke veranderingen in het milieu, kan toekomstige instandhoudingsstrategieën helpen verbeteren.

Een internationaal team onder leiding van KAUST wilde begrijpen hoe de genen van vissen werden beïnvloed door blootstelling aan hoge CO2-niveaus op verschillende momenten in hun leven. Ze wilden ook weten of er een effect was op vissen van ouders die waren blootgesteld aan verhoogde CO2-niveaus.

KAUST-computerbioloog Timothy Ravasi en collega's verzamelden volwassen stekelige juffers van het Great Barrier Reef in Australië en stelden ze bloot aan CO2-niveaus die vergelijkbaar waren met die voor het oceaanwater tegen het einde van de eeuw.

Vissen die gevoelig zijn voor verhoogde CO2-niveaus reageren niet op chemische signalen van roofdieren (ze zwemmen niet weg), hun voortbestaan ​​beïnvloeden.

"De verhoogde CO2-niveaus die voor het einde van de eeuw worden verwacht, worden door sommigen beschouwd als kleine veranderingen voor gewervelde dieren. " zegt KAUST marien bioloog, Celia Schunter; echter, de reacties van de vissen in onze studie geven aan dat veranderingen behoorlijk significant zijn, zowel in hun gedrag als meer systemisch.

"Toen we onze vissen in omgevingen met verhoogde CO2-niveaus plaatsten, we hebben reacties waargenomen van een derde van hun genoom, " legde Schunter uit. Interessant is dat deze moleculaire veranderingen die we bij de vissen waarnamen, waren bijna hersteld als de ouders eerder hoge CO2-niveaus hadden ervaren.

"Dit resultaat suggereert dat het moleculaire effect van verhoogde CO2 grotendeels wordt gebufferd over generaties, wat een goed teken zou kunnen zijn, " zegt Schunter..

Het team vond een wisselwerking tussen genetica en de epigenetische signalen die genen in- en uitschakelen als reactie op omgevingsvariaties. "Epigenetica lijkt een belangrijk mechanisme te zijn voor vissen om te acclimatiseren in een omgeving met veel CO2, " zegt Ravasi; "echter, aanpassen, vissen moeten eerst een genetische aanleg voor tolerantie hebben om deze tolerantie door te geven aan hun nakomelingen, " hij zegt.

De onderzoekers vonden bewijs dat het falen van CO2-gevoelige vissen om te reageren op chemische signalen van roofdieren te wijten is aan een hyperactieve cyclus waarbij een remmende neurotransmitter in de hersenen wordt overgedragen.

Ze scannen nu het hele genoom van damselfish om het deel te identificeren dat verantwoordelijk is voor CO2-tolerantie. Ze zijn ook van plan om te zien of deze patronen gebruikelijk zijn in andere vissoorten en in verschillende ecosystemen, inclusief een onderzoek naar de vissen die leven in de buurt van onderwater vulkanische CO2 sijpelt in Milne Bay in Papoea-Nieuw-Guinea.