Mercanların okyanus asitlenmesine ve ısınmasına karşı fenotipik esnekliğinde epigenetik kontrolün rolü
The role of epigenetic control in the phenotypic resilience of corals to ocean acidification and warming
- Tez No: 926204
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT BELİVERMİŞ, DOÇ. DR. HASAN BARIŞ ÖZALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Genel Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Onsekizinci yüzyıldan bu yana, fosil yakıtların yakılması, ormanların tahrip edilmesi ve antropojenik faaliyetlerle artan atmosferik CO2 konsantrasyonu, okyanus sularında asitliği ve sıcaklığı arttırmıştır. Sanayi devriminden beri deniz sularının asitliğindeki artış %30'a ulaşmıştır. Bu artış, CO2 emisyonları önemli derecede azaltılmaz ise sanayi devrimi öncesine göre %70 ila %90 seviyelerine kadar varabilecektir. Okyanus sıcaklığının ise son 40 yılda önemli derecede arttığı, yakın gelecekte CO2 ve diğer sera gazı emisyonları büyük oranda azaltılmaz ise, bu artışın 3 ila 4 ̊C ye ulaşacağı tahmin edilmektedir. Okyanus asitlenmesi ve ısınması, deniz ekosistemlerinde değişikliklere neden olan önemli stres faktörlerindendir. Canlılarda üreme, büyüme, gelişme, rejenerasyon ve fizyolojik işlevlerin de içinde bulunduğu birçok biyolojik süreç deniz suyundaki asitlenme ve ısınmadan etkilenmektedir. Ayrıca iklim değişikliğine bağlı abiyotik değişkenler denizel türlerde epigenetik mekanizmayı indükleyebilir. Epigenetik mekanizmalar, özellikle uzun ömürlü türlerde, hem yaşam süresi boyunca fenotipik esnekliğe katkıda bulunur, hem de bu esnekliğin bir sonraki nesile aktarılmasını sağlar. Mercanlar (Cnidaria, Anthozoa) genellikle dar bir sıcaklık aralığında yaşar, termal toleransları düşüktür ve CaCO3'den oluşan yapıları, okyanus asitlenmesi karşısında dirençsizdir. Özellikle artan deniz suyu sıcaklıklarının etkilerinden ötürü mercanlarda yaşanan kitlesel ölümlerle ilgili birçok laboratuvar çalışması yapılmış olsa da okyanus ısınması ve asitlenmesinin birlikte ele alındığı araştırmalar kısıtlıdır. Bu amaçla yapılmış olan bu tez çalışmasında oktokoral mercanların gorgonidae familyasından olan Eunicella cavolini türünün bu iki önemli stres faktörüne tek ve ikili olarak maruz kaldığında verdiği biyolojik cevaplar araştırılmıştır. E. cavolini Akdeniz orijinli, habitat formasyonu ve biyoçeşitlilik açısından önemli bir türdür. Mercan kolonileri Ege Denizi'nin kuzeydoğusunda bulunan Saros Körfezi'nde toplanmıştır. Laboratuvara getirilen organizmalar 7 gün boyunca normal koşullara (pH: 8,00 ve sıcaklık: 19 oC) alıştırılmıştır. Daha sonra kontrollü koşullarda iki farklı pH (düşük pH: 7,65 ve normal pH: 8,00) ve sıcaklık (yüksek sıcaklık: 24 oC, normal sıcaklık: 19 oC) seviyesi uygulanarak bir ay boyunca bu stres koşullarına maruz bırakılmıştır. Her koşul için üç replikasyon bulunan deney setinde toplam on iki akvaryum kullanılmıştır. Bir aylık maruziyetten sonra okyanus ısınması ve okyanus asitlenmesinin mercanlar üzerindeki etkileri solunum hızı, polip aktivitesi, protein, karbonhidrat ve lipit konsantrasyonu gibi fizyolojik parametreler ile test edilmiştir. Ayrıca yüksek sıcaklık ve düşük pH'ın mercanda epigenetik değişikliğe neden olup olmadığını anlamak için global DNA metilasyon profili belirlenmiştir. Bir aylık yüksek sıcaklık ve düşük pH maruziyeti tek veya yüksek sıcaklıkla birlikte mercanlarda renk değişikliğine, nekroza veya ölüme neden olmamıştır. Yüksek sıcaklık tek başına mercanlarda polip aktivitesini artırmıştır. Tek başına ve birlikte uygulanan yüksek sıcaklık ve düşük pH maruziyeti karbonhidrat, protein ve lipit içeriklerini etkilememiştir. Yüksek sıcaklık global DNAm'yi etkilememiştir. Düşük pH global DNAm'yi azaltmıştır. Bu sonuçlar (i) ısınma ve asitlenmenin Eunicella cavolini'nin fizyolojisini ve global DNAm'sini kısmen değiştirdiğini, (ii) gen-spesifik DNAm ve fenotipik esneklik arasındaki nedensel ilişkiye odaklanan başkaca çalışmaların yapılması gerektiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Since the eighteenth century, the increasing atmospheric CO2 concentration due to fossil fuel combustion, deforestation, and anthropogenic activities has elevated ocean acidity and temperature. The increase in seawater acidity since the Industrial Revolution has reached 30%. This increase could reach 70% to 90% compared to pre-industrial levels if CO2 emissions are not significantly reduced. It is estimated that ocean temperature has significantly increased in the last 40 years, and this increase will reach 3 to 4 ̊C unless CO2 and other greenhouse gas emissions are significantly reduced in the near future. Ocean acidification and warming are major stress factors causing changes in marine ecosystems. Many biological processes, such as reproduction, growth, development, regeneration, and physiological functions in marine metazoans, are affected by ocean acidification and warming. Additionally, these environmental changes can induce epigenetic mechanisms in marine species. Epigenetic mechanisms contribute to phenotypic plasticity throughout life stages, especially in long-lived species, and also ensure the transmission of this plasticity to the next generation. Corals (Cnidaria, Anthozoa) generally live within a narrow temperature range, have low thermal tolerance, and their CaCO3 skeletons are vulnerable to ocean acidification. Although many laboratory studies have been conducted on ocean warming, especially with mass mortalities in corals due to the effects of increasing seawater temperatures, research addressing both ocean warming and acidification together is limited. In this thesis study, the biological responses of the octocoral species Eunicella cavolini, belonging to the Gorgoniidae family, to these two important stress factors when exposed singly and in combination were investigated. E. cavolini is of the Mediterranean origin and is an important species in terms of habitat formation and biodiversity. Coral colonies were collected at Saros Bay, located in the northeastern Aegean Sea. The corals were acclimated to laboratory conditions (pH: 8,00 ve temperature: 19 oC) for 7 days. Subsequently, they were exposed to two different pHT (low pHT: 7.65 and normal pHT: 8.00) and temperature (high temperature: 24 °C, normal temperature: 19 °C) for one month. A total of twelve aquariums were used in the experimental setup, with three replicates for each condition. After one month of exposure, the effects of ocean warming and ocean acidification on corals were tested with physiological parameters such as respiration rate, polyp activity, and nutrient contents (protein, carbohydrate, and lipid). In addition, the global DNAm (DNA methylation) profile was determined to understand whether high temperature and low pH cause epigenetic changes in corals. Temperature and pH, either alone or in combination, did not cause coloration, necrosis or mortality in the corals. High temperature alone increased the polyp activity in the coral. Temperature and pH, either alone or in combination, did not affect the carbohydrate, protein and lipid contents. Temperature did not affect global DNAm. Low pH decreased the global DNAm. These results suggest that (i) warming and acidification partly alter the physiology and global DNAm in Eunicella cavolini, (ii) further studies are needed focusing on the causative relationship between gene-spesific DNAm and phenotypic plasticity.
Benzer Tezler
- Dijital oyunlarda ekstrem mekân analizi
Extreme space analysis in digital games
LÜTFÜ DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
MimarlıkFatih Sultan Mehmet Vakıf ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE KÖSEOĞLU ÇAMAŞ
- Saros Körfezi'ndeki kırma mercanların (Pagellus erythrinus L., 1758) (Sparidae) biyolojisi ve populasyon parametrelerinin belirlenmesi
Determining population parameters and biology of the common pandora (Pagellus erythrinus L., 1758) (Sparidae) in Saros Bay
HÜLYA ERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Balıkçılık TeknolojisiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ İŞMEN
- Çanakkale Boğazında dağılım gösteren sert mercan türlerinin (Cnidarıa, Anthozoa, Scleractinia) taksonomik ve ekolojik özellikleri
Taxonomical and ecological characteristics of hard coral species (Cnidaria, Anthozoa, Scleractinia) distributed in the dardanelles
BARIŞ ÖZALP
Doktora
Türkçe
2013
Deniz BilimleriÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ALPARSLAN
- Kuzeybatı Türkiye'de Lavrasıa kıta şelfinin alt kretase fosil kayıtları ve yakın ülkelerle korelasyonu
Lower cretaceous fossil record of the laurasian continental shelf in northwestern Turkey and its correlation with surrourding areas
MERVE MENTEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZVER ÖZKAR ÖNGEN
- Dominant viruses and mitochondrial genome of Cladocora caespitosa
Cladocora caespitosa'nın baskın vı̇rüslerı̇ ve mı̇tokondrı̇yal genomu
İDİL ÇAĞLA ERTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM RAŞİT BİLGİN