科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演,为珊瑚提供应对气候变化路径******
科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员
◎本报记者 何 亮
珊瑚作为一种海洋生物,因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻,气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。
近日,生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文,揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示:“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力,为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”
孵幼型珊瑚,礁体上的“拓荒者”
长期以来,珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注,关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物,还是植物?
事实上,珊瑚是动物,是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓,是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量,保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻,就会饿肚子,最终因没有能量来源而饿死。
珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系,不仅关乎珊瑚的生存,也是科研人员研究的重点。此次研究中,黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。
“孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊,是‘先锋物种’,这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候,‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样,率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示,“因为发育快,繁殖能力强等原因,一旦有新的合适生存环境出现,孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境,并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”
选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象,另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍,在自然界,生物对环境的适应有两种不同类型:一种类型称作表型可塑性适应,即生物的生理过程是弹性可变的,生物通过调整机能适应环境变化;另一种类型称作进化适应(又称遗传适应),即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选,最终完成对环境变化的适应。
“我们选择表型可塑性适应来进行研究,是因为对这种适应类型的研究时间周期较短,容易捕获研究结果,显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精,幼体在母体内发育,发育成为幼虫之后,再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右,是卵生型珊瑚的十分之一。
开展对比实验,揭示生理调节机制
在中科院南海海洋研究所的实验室里,一排排灯光格外显眼。光线照射下,颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。
“在野外,珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统,将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后,珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度,并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫,正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。
在长达1个月的研究中,科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后,孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响,不仅光合作用降低,还发生了白化现象。可是,驯化组子代幼虫的表现却不一样,与对照组子代幼虫相比,经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温,其最适生存温度有了明显提升,对高温的适应性得到了增强。江雷表示:“这说明,仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”
仅凭一组数据,尚不足以得出定论。接下来,科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合,证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。
“上述现象背后,是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示,在驯化之后,幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大,对高温的适应能力也更好。与此同时,幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着,幼虫能在获得更多营养物质的同时,支出更少的能量消耗。
“这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说,可谓是大有裨益。”江雷表示,处于浮游阶段的幼虫,能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少,幼虫的能量储备就会更加充足,也会利于其生存。
此次研究中,科研人员还发现,驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调,与此前发现的相关生理机制相符。
发挥科技力量,提供更多拯救路径
在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下,我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径?
“在气候变化越发明显的当下,每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示,在未来,野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。
在我国,珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势,我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚,并将它们移植到实验室进行选育扩繁,最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。
“此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚,也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示,在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处,却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定,水下失重的环境也让工作难度大大提升。
此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍,截至目前,南海海洋研究所共建设了40亩苗圃,一年可产出约7万株珊瑚苗;还建设了300亩的修复区,扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前,科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。
“尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示,科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径,而解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
当林书豪们不再是全场焦点,你还会不会再为他鼓掌?******资料图:2021年12月20日,首钢男篮队员林书豪回答青年代表的提问。 中新社记者 侯宇 摄
10月22日,CBA常规赛第6轮,广州男篮对阵首钢男篮的比赛中,球迷王云终于看到了赛场上的林书豪。第3节比赛,林书豪替补出场。不到5分钟的时间里,他得到了2分1助攻。
惨淡的数据就像一把尖刀,刺痛了球迷的神经。“他年轻几岁,不随便把你们打爆了?”王云忿忿不平道。浏览林书豪的超话,像王云这样为偶像“打抱不平”的粉丝大有人在。
资料图:2022年10月18日,CBA联赛第4轮:辽宁本钢107:90胜广州龙狮。图为林书豪在比赛中。今年9月份加盟广州龙狮后,林书豪的出场时间少得可怜。镜头扫向场外,林书豪大部分时间都在抱着篮球踩单车。谁也不知道在林书豪身上究竟发生了什么,但唯一可以确定的是,他如今的状态,距离“林疯狂”的巅峰时期相差甚远。
竞技体育宛如一座高山,有人在山顶,就有人在低谷。如果有一天,你的偶像不再叱咤赛场,你还会一如既往地支持他、为他加油鼓掌吗?
资料图:2019年CBA联赛,北京首钢球员林书豪(蓝)晃倒昔日NBA多伦多猛龙队队友莫兰德(白)。韦亮 摄“不服输的精神,成就了林疯狂”
还记得10年前,世界篮坛被“林书豪”这个名字震惊。从籍籍无名到家喻户晓,他只用了一周时间。在巨星云集的NBA赛场上,林书豪带领缺兵少将的纽约尼克斯队豪取八连胜,在美国刮起了一阵“林旋风”,并迅速席卷全球。
那一年,林书豪成为各大媒体的宠儿,他的17号球衣成为风靡一时的时尚单品。他还登上了美国《时代周刊》的封面,封面标题为:LINSANITY!(林疯狂)。
正是从那个时候开始,还在念大学的王云成为林书豪的忠实粉丝:“我觉得他很励志,身体条件不算最顶尖的,但能在NBA有那么惊艳的表现,这种不服输的精神也会触动普通人。”
从2012年至今,她看着林书豪从NBA到CBA,从球队主力到“板凳队员”。虽然王云也知道,再伟大的运动员也无法和年龄对抗,渐渐老去,这是自然规律,也是最后的宿命。但从感性上来讲,王云依旧难以接受这样的落差:“我会在心里不断回忆,他年轻的时候会怎么处理这个球。”
岁月不饶人,如今的林书豪已经在低谷中挣扎了很久。在林书豪拒绝与首钢续约、加盟NBA发展联盟球队之后,虽然也有过亮眼表现,但他最终没能获得一份NBA的合同。重返NBA失败后,林书豪的状态每况愈下。
很多人觉得,林书豪去NBA追梦是一步“臭棋”,但在王云看来,“林疯狂”的魅力就是敢于走出舒适区:“了解他以前经历的人应该都能理解,如果没有一次次去尝试挑战自己,也就没有‘林疯狂’了。这种精神也一直在激励着我自己。”
资料图:2021年欧洲杯,图为C罗庆祝进球。“老去的不仅是C罗,还有自己”
2022年金球奖颁奖典礼,周浩宇没有再像去年一样,一夜未眠守在屏幕前。他很早就看到了媒体铺天盖地的报道,今年金球奖得主将是皇马球员本泽马。
作为C罗的忠实球迷,这样的结果让周浩宇感到有些失落:“虽然能接受,但会觉得遗憾,不过也正因如此,才显得真实,毕竟老去的不仅是偶像,还有我们自己。”
大概20年前,还在上中学的周浩宇通过电视机认识了身披“红魔”球衣、在球场上风驰电掣、脚法精湛的C罗。那时的他鲜衣怒马,绿茵场上征战杀伐,豪情万丈,单枪匹马万夫莫当。C罗的名字,成为周浩宇心中的一座丰碑,也成为了一代人的足球“初恋”。
多年以后,C罗依旧在绿茵场上奔跑,但周浩宇已从学生时代步入中年。随着年龄上涨,C罗的竞技状态开始下滑。重回曼联之后,他渐渐失去了首发出场的机会。此前对阵热刺的比赛,C罗的提前离场,又再次将他推到了舆论的风口浪尖。种种迹象都表明,C罗似乎正在经历着职业生涯最糟糕的时刻。
不过作为C罗的拥趸,周浩宇觉得人到中年,能看到年少时的偶像依旧还活跃在球场上,这已经是一种幸运:“每个时代都有自己的英雄。C罗的时代有一天也会成为过去式。他的职业生涯和我的青春重叠。在我心中,他永远都是最闪耀的明星。”
资料图:2021年金球奖颁奖典礼,梅西获得金球奖奖杯。图为梅西手握自己的第七座金球奖杯。“最后一次世界杯,只希望他健康”
不仅仅是C罗,他的老对手、也是老朋友梅西,也接近职业生涯尾声。几周前,梅西确认,即将到来的卡塔尔世界杯将是他最后一次世界杯之旅。
24岁的刘鑫对于这个消息并不意外。去年加盟大巴黎后,梅西的状态直线下降。首个法甲赛季,他仅仅收获了6个进球,出场时间也因为伤病等原因大打折扣。尽管最终随队问鼎法甲冠军,但是在欧冠赛场,大巴黎却早早被皇马淘汰。这些,都与梅西的巅峰时期相差甚远。今年的金球奖候选名单,梅西更是近16年来首次缺席。
“作为梅西来讲,他已经不需要再为自己去证明什么。最后一次世界杯,我只希望他能够在场上保持健康,因为我们还想继续看他踢球。”刘鑫这样说道。
他现在仍记得2014年巴西世界杯,27岁的梅西带着阿根廷队闯入决赛,但最后却倒在了“德国战车”的脚下。赛后,梅西呆呆地望着大力神杯,眼神中的渴望让刘鑫感到心疼。从那一刻开始,刘鑫“粉”上了这只从潘帕斯草原飞出的“雄鹰”。
从2006年到2022年,梅西将各大赛事的奖杯收入囊中,唯有大力神杯成为他职业生涯中为数不多的遗憾。11月,梅西将踏上自己第五次世界杯的旅途。刘鑫希望梅西可以圆梦卡塔尔:“也给我们所有爱他的人一个完美结局。如果有一天他不踢了,一代人的青春也就结束了。”
无论是“梅罗”还是林书豪,抑或是曾经闪耀赛场的巨星,随着时光流逝,他们总是难以躲过英雄迟暮的结局。没有人会永远年轻,但他们用自己的精神给予了无数人不断拼搏的勇气。
或许,这就是偶像的意义。(记者 邢蕊)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |