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珊瑚具有遗传适应气候变化的能力吗

1998年,海洋温度猛增,世界经历了第一次重大的珊瑚白化事件。从大堡礁到印度尼西亚再到中美洲,珊瑚变成了白色和幽灵。其中许多人死亡。这只是即将发生的事情的提示。在随后的二十年中,漂白现象变得更加严重和频繁,未来的预测表明这种趋势将继续下去。但并非所有珊瑚都受到同等影响。

冲绳科技大学研究生院海洋基因组部的Noriyuki Satoh教授说:“鹿角珊瑚特别容易褪色,并且预计将来会下降。” “这是一个问题,因为鹿角珊瑚非常重要。与其他珊瑚相比,它们的生长速度很快,这有助于珊瑚礁的生长,岛屿的形成和海岸保护。它们还为超过一百万种海洋生物提供了栖息地。”

为了阐明Acropora珊瑚是否具备遗传能力以应对温暖的海洋,OIST,东京大学和Seikai国家渔业研究所的研究人员对15种Acropora珊瑚以及三种珊瑚的基因组进行了测序和分析。从这个属之外。

基因组是生物体DNA的完整集合,包含其所有基因,这些基因经过数亿年的随机突变。通过分析不同物种之间共有哪些突变,科学家可以了解生物何时进化以及何时从近亲分裂成新物种。这项发表在《分子生物学与进化》上的研究揭示了棘足珊瑚的进化历史,并得出了一些令人惊讶的结果。

佐藤教授解释说:“我们发现棘足类动物的祖先大约在1.2亿年前就与其他珊瑚分开了。” “当我们开始看到许多不同物种出现时,棘足珊瑚的多样化就发生在25到6000万年前。对于这两个事件,这都比以前想象的要早得多。”

这是一个重要发现,因为这意味着当世界海洋比今天温暖得多时,Acropora变得多样化。然后,他们经历了冰河时期并幸存下来,这暗示着他们可以具有遗传组成来应对温度的巨大变化。

首席作者Chuist Shinzato博士曾经是OIST的前科学家,现在是东京大学的副教授,他对基因组进行了分析,发现这15个物种可以分为四类。然后,Shinzato博士和他们的小组详细比较了哪些基因已经保存,哪些基因丢失了。

结果表明,在该珊瑚属多样化之前,发生了几次突变,使其增加了28个基因家族。这些基因可能有助于这种多样化,以及该属在全球范围内的成功传播以及其应对一定温度范围的能力。

佐藤教授说:“在这段时间里,有三项显着的增加,它们可能使这些珊瑚承受高压力的环境。” “其中两个已经被发现,并且与对环境压力(通常是热量)的响应有关。”

但是,发现编码DMSP裂解酶的第三个基因很重要,因为这是基因组分析首次揭示其存在于Acropora珊瑚中。该基因使珊瑚在水中产生一种化合物二甲基硫,当转移到空气中时,它有助于形成云。这表明,当温度过高时,Acropora珊瑚也许能够制造出小型云伞,从而通过提供阴影和过滤光线来保护它们。

尽管这项研究揭示了重要珊瑚属的进化历史,但佐藤教授强调说,仍然很难说该属是否能够经受住预计的海洋变暖和珊瑚褪色事件。“是的,Acropora珊瑚过去曾经受住温度的巨大变化,是的,它们具有这些基因可能使它们在某种程度上减轻了极端高温,但当前气候变化的发生速度仍可能超出其适应能力。另一方面,这些丰富的珊瑚基因组信息为将来的珊瑚生物学研究提供了基础。”

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