藻類(lèi)的遺傳秘密為珊瑚褪色提供了重要的見(jiàn)解
澳大利亞新南威爾士大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組已經(jīng)確定了一些基因,這些基因可以使生活在珊瑚中的一些藻類(lèi)能夠忍受比其 這些基因可以作為標(biāo)記,以了解包括大堡礁在內(nèi)的熱帶珊瑚礁不同區(qū)域珊瑚褪色的風(fēng)險(xiǎn)。“如果沒(méi)有生活在其中的共生藻類(lèi),熱帶珊瑚就無(wú)法生存。這些微小的光合生物可以為珊瑚提供超過(guò)90%的食物,”研究第一作者和新南威爾士大學(xué)博士生雷切爾萊文說(shuō)。
水溫升高會(huì)對(duì)藻類(lèi)造成壓力,導(dǎo)致它們產(chǎn)生過(guò)量的有毒化學(xué)物質(zhì),稱(chēng)為活性氧物質(zhì),會(huì)破壞藻類(lèi)和珊瑚。結(jié)果,珊瑚驅(qū)逐熱應(yīng)激的藻類(lèi),變成漂白的白色,并且除非被新藻類(lèi)重新定殖,否則會(huì)餓死。“我們第一次發(fā)現(xiàn)了解釋為什么一些藻類(lèi)可以承受更高溫度并避免漂白的機(jī)制,”萊文說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)他們可以轉(zhuǎn)換基因來(lái)產(chǎn)生中和有毒化學(xué)物質(zhì)的蛋白質(zhì)。”
該研究發(fā)表在高影響力期刊分子生物學(xué)和進(jìn)化論上。研究團(tuán)隊(duì)包括悉尼海洋科學(xué)研究所所長(zhǎng)UNSW教授Peter Steinberg和澳大利亞海洋科學(xué)研究所和墨爾本大學(xué)的Madeleine van Oppen教授。
“由于海洋系統(tǒng)越來(lái)越受到多種環(huán)境威脅的挑戰(zhàn),因此我們不僅要描述這些威脅的嚴(yán)重程度,還要了解海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)和克服這些威脅的能力,這一點(diǎn)至關(guān)重要,”斯坦伯格教授說(shuō)。研究人員對(duì)兩種最初從珊瑚中分離出的藻類(lèi)進(jìn)行了比較,這些珊瑚位于較大的位置,位于大堡礁較涼爽的地方。來(lái)自較冷位置的藻類(lèi)受到損害并在熱應(yīng)激下被珊瑚排出,但從較熱的位置分離的藻類(lèi)在熱應(yīng)激下保持健康并且不會(huì)從珊瑚中排出。
研究小組研究了藻類(lèi)基因,以揭示在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的熱應(yīng)激實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被激活或去活化的藻類(lèi)基因。該微小藻類(lèi)有更多的基因比人類(lèi)做。
“我們發(fā)現(xiàn)只有來(lái)自溫暖的珊瑚礁的藻類(lèi)才能在熱應(yīng)激下激活特定類(lèi)型的基因,以對(duì)抗活性氧物質(zhì)的破壞性影響,”萊文說(shuō)。“ 通過(guò)使用這些基因作為標(biāo)記,可以評(píng)估大堡礁不同地區(qū)珊瑚褪色的風(fēng)險(xiǎn)。”
范奧本教授說(shuō),這項(xiàng)研究產(chǎn)生了另一個(gè)驚人的結(jié)果。“我們還發(fā)現(xiàn),在壓力下,兩種類(lèi)型的藻類(lèi)都可能從正常的無(wú)性生殖模式轉(zhuǎn)變?yōu)橛行陨场?ldquo;有性繁殖有助于加速進(jìn)化,并可能使一些藻類(lèi)迅速適應(yīng)以容忍海面溫度上升。這可能是一個(gè)自然的”黃金票“,讓一些珊瑚能夠在漂白事件中幸存下來(lái),”她說(shuō)。
在一次前所未有的事件中,由于海面溫度異常高,今年大堡礁的很大一部分已經(jīng)發(fā)生了漂白,最近的估計(jì)表明,大約四分之一的珊瑚已經(jīng)因?yàn)檎麄€(gè)珊瑚礁的漂白相關(guān)死亡率而喪失。
未來(lái)的調(diào)查可能會(huì)揭示存活的珊瑚是否含有能夠激活本研究中公布的耐熱基因的藻類(lèi)。
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