Univerzální křivka tepelných výkonů se uplatňuje v celém životě, od bakterií po zvířata. Různé druhy mají odlišné optimální teploty, ale základní tvar jejich reakce na teplo zůstává stejný.
Výzkumníci z Trinity College Dublin identifikovali to, co nazývají „univerzální křivkou tepelných výkonů“ (UTPC), jež podle nich určuje, jak všechny druhy reagují na změny teploty. Vědci uvádějí, že tento společný vzor efektivně „uvěznil evoluci“, protože dosud nebyl zaznamenán žádný známý organismus, který by unikl základním limitům, jež křivka klade na to, jak teplota ovlivňuje biologický výkon.
Teplota ovlivňuje všechny formy života, ale UTPC spojuje desítky tisíc dříve oddělených křivek používaných k popisu výkonu různých druhů.
Stejný základní vztah se uplatňuje bez ohledu na to, co se měří, ať už se jedná o leguána běžícího na běžeckém pásu, žraloka plavajícího v otevřené vodě, nebo rychlost dělení bakteriálních buněk. Tento aspekt ukazuje, že existuje jediný pravidlo, které spojuje teplotu a výkon v celém živém světě.
Jak teplota ovlivňuje výkonnost organismů
Nová UTPC ukazuje, že jakmile se všechny organismy zahřejí:
- Jejich výkon postupně roste, dokud nedosáhne optimálního bodu (kde je výkon nejvyšší).
- Jakmile teplota překročí tuto optimální úroveň, výkon rychle klesá.
- Tento prudký pokles při vyšších teplotách znamená, že přehřátí představuje vážná rizika, včetně fyziologického kolapsu nebo smrti.
Důležitým závěrem výzkumu, který byl nedávno publikován v mezinárodním časopise PNAS, je, že druhy mohou mít méně flexibility při přizpůsobování se globální změně klimatu, než se dříve myslelo, zejména pokud teploty pokračují v růstu ve většině oblastí.
Výsledky studie
Andrew Jackson, profesor zoologie na Trinity College v oboru přírodních věd, a spoluzakladatel studie uvedl: „Napříč tisíci druhů a téměř všemi skupinami života, včetně bakterií, rostlin, plazů, ryb a hmyzu, má tvar křivky, která popisuje, jak se výkon mění s teplotou, velmi podobný.“
„Různé druhy však mají velmi odlišné optimální teploty, pohybující se od 5 °C do 100 °C, a jejich výkon se může značně lišit v závislosti na měření, které je pozorováno, a na příslušném druhu.“
„To vedlo k bezpočtu variací modelů navržených k vysvětlení těchto rozdílů. Co jsme zde ukázali, je, že všechny různé křivky jsou ve skutečnosti tou samou křivkou, jen nataženou a posunutou přes různé teploty. Navíc jsme ukázali, že optimální teplota a kritická maximální teplota, při které dochází k úmrtí, jsou neoddělitelně spojeny.“
„Ať už je to jakýkoli druh, musí mít jednoduše menší teplotní rozsah, ve kterém je život životaschopný, jakmile teploty překročí optimální úroveň.“
Standard pro teplý svět
Hlavní autor Dr. Nicholas Payne z Trinity College dodal: „Tyto výsledky vychází z důkladné analýzy více než 2 500 různých křivek tepelných výkonů, které zahrnují obrovské množství různých měření výkonu pro stejně obrovské množství různých druhů – od bakterií po rostliny a od ještěrů po hmyz.“
„To znamená, že tento vzor platí pro druhy ve všech hlavních skupinách, které se masivně diverzifikovaly, jak se strom života rozrůstal během miliard let evoluce. Navzdory této bohaté rozmanitosti života naše studie ukazuje, že v zásadě všechny životní formy zůstávají pozoruhodně omezené tímto ‚pravidlem‘, jak teplota ovlivňuje jejich schopnost fungovat. Nejlepším, co evoluce dokázala, je posunout tuto křivku, život však nenašel způsob, jak se odchýlit od této jedné velmi specifické křivky tepelných výkonů.“
„Dalším krokem je využít tento model jako jakýsi referenční bod k tomu, abychom zjistili, zda existují nějaké druhy nebo systémy, které by mohly, jemně, uniknout tomuto vzoru. Pokud nějaké najdeme, bude nás zajímat proč a jak to dělají – zejména s ohledem na předpovědi, jak se naše klima pravděpodobně bude nadále oteplovat v příštích desetiletích.“
Odkaz: „Univerzální tepelná výkonnostní křivka se objevuje v biologii a ekologii“ od Jean-François Arnoldi, Andrew L. Jackson, Ignacio Peralta-Maraver a Nicholas L. Payne, 22. října 2025, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2513099122
Tato práce byla podpořena agenturou Research Ireland a grantem Marie Sklodowska-Curie Postdoctoral Fellow.
