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编译者:liguiju发布时间:Oct 11, 2019点击量:3321 来源栏目:关注岛礁

一些珊瑚物种可能会在其共生体群落内改组共生菌科的比例,从而改变其耐热性,作为在不断变化的环境中获得优势的应对机制,但目前尚不清楚改组后的群落是否转移给后代。在南加州大学和澳大利亚海洋科学研究所的水族馆中科学家发现了希望。南加州大学的研究人员发现,珊瑚可以遗传经过改组的共生藻类,这可能有助于其后代抵御气候变化。全世界珊瑚礁的命运取决于其后代对环境的适应能力以及应对气候变化的能力。

全世界约有一半的珊瑚由于海洋变暖而消失。随着温度的升高,珊瑚礁区域不再生机勃勃,而是逐渐白化。发生这种情况是因为温度升高与其共生的动物和藻类在此环境变化压力下会迁出,失去了与它们共生的伴侣,珊瑚会逐渐白化。然而,在南加州大学和澳大利亚海洋科学研究所的联合研究下这种情况得到改善。生物学家研究了珊瑚具有的异常能力,可以将所谓的共生体(细胞内的藻类菌落)改组为一种环境应对机制,并在不断变化的环境中获得优势。

研究人员首次表明,成年珊瑚可以通过这种能力将共生体遗传给后代。直到科学家开始在太平洋两岸的实验室进行圈养繁殖研究才发现这是一个除了传统的DNA转移外的遗传过程。

科学家们的研究已经证明珊瑚和藻类可以和谐共生。这两种生物合而为一形成一种类似于海葵或水母的软息肉动物或生活在其细胞内的藻类。动物为藻类提供了光合作用的物质并维护其安全;藻类并为珊瑚产生氧气,帮助其清除废物并提供能量。珊瑚利用能量制造碳酸钙,这种坚硬的结构建造了礁石,而藻类则使珊瑚更加壮观。

环境变化的压力会破坏这种和谐相处的伙伴关系。当发生这种情况时,某些珊瑚会屈服,而另一些则能够改组共生体,这些藻类在适应水体条件、获取营养物质方面要优于其他藻类。在这种差异之下,其后代可能会从中受益。研究人员Kenkel想研究亲本珊瑚是否可以将经过改组的共生体遗传给其后代。这是一个棘手的研究课题,因为藻类的存在独立于细胞核之外,因此在繁殖过程中不属于传统的遗传给后代的DNA转移。

Kenkel来到了澳大利亚大堡礁和东北部的奥菲斯岛,在这里她加入了詹姆斯·库克大学和澳大利亚海洋科学研究所的科学家团队,以解决心中的疑惑。该研究小组的研究重点是西太平洋和大堡礁大片常见的特定珊瑚Montipora digitata。

科学家关注了两个连续的产卵季节:一个在2015年处于正常条件下,另一个在2016年全球珊瑚大规模白化事件中。通过DNA测序,科学家们筛选出具有改组共生体的潜力的珊瑚,以及这种变化是否反映在其后代中。他们发现,从细胞密度和光合作用输出的角度来看,从藻类细胞的数量和类型上来看这两年有很大不同。这个发现与其他研究一致。

研究结果表明,珊瑚可能比想象中的更具适应性,但这足以应对环境变化的困局吗?随着海洋变暖的加剧,珊瑚面临着巨大的挑战。根据联合国的一份报告,世界的珊瑚礁处于气候变化影响和物种丧失的中心。如果全球气温再升0.9华氏度(很可能如此),珊瑚礁可能会萎缩70%至90%。报告称,如果全球温度上升1.8度,意味着世界上99%的珊瑚将陷入困境。相关研究结果发表在《科学报告》(Scientific Reports)上。这是第一个证据证明改组的共生双歧杆菌科可以被后代继承,并支持微生物群落改组可能是快速机制的假设。

(冯若燕 李亚清 编译)

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