“諾亞方舟計(jì)劃”行不通？從最粗略的意義上說，這是一項(xiàng)史無前例的研究結(jié)論，該研究闡明了在一個(gè)氣溫不斷上升、海洋酸化的世界里，哪些海洋物種可能有生存能力。

在一個(gè)氣候變化的星球上，大約只有2 * 2，甚至中等大小殘骸存在的可能性很小。佛蒙特大學(xué)生物學(xué)家梅麗莎·佩斯佩尼(Melissa Pespeni)表示：對(duì)許多物種來說，需要大量的海膽種群。

研究數(shù)十萬海膽幼蟲在海水酸度適中或極低的情況下對(duì)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)，這項(xiàng)研究于2019年6月11日發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B》上。研究驚奇地發(fā)現(xiàn)，一小部分海膽的DNA發(fā)生了罕見變異，這對(duì)它們的生存非常有用。這些罕見的基因變異“有點(diǎn)像在佛蒙特州零下20度的氣溫下，在50件輕便外套中只穿一件冬衣。正是這件外套讓你活了下來，當(dāng)水環(huán)境變得非常酸性時(shí)，這些罕見的變異在幼蟲中出現(xiàn)的頻率會(huì)增加。

這些基因可以讓下一代海膽改變各種蛋白質(zhì)的功能，比如它們用來制造堅(jiān)硬但容易溶解的外殼和控制細(xì)胞酸度的蛋白質(zhì)。但是要在種群中維持這些罕見的變異（加上其他需要的基因變異，這是更常見的，并允許對(duì)水中的一系列酸水平作出反應(yīng)）需要許多個(gè)體。佩斯佩尼UVM實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、這項(xiàng)新研究的主要作者里德·布倫南(Reid Brennan)說：

種群越大，變異就越罕見，如果我們減少人口規(guī)模，那么就會(huì)有更少的進(jìn)化飼料。也就更少的機(jī)會(huì)擁有可能有益的罕見基因變異。換句話說，一些生物體可能會(huì)在氣候變化的世界中生存下來，因?yàn)樗鼈兡軌蚋淖冏约旱纳頎顟B(tài)——想想流汗；一些將能夠遷移，也許更北。但對(duì)其他許多物種來說，唯一的希望是進(jìn)化——被隱藏在罕見DNA片段中的潛在變化所拯救。

快速適應(yīng)

UVM團(tuán)隊(duì)在佛蒙特實(shí)驗(yàn)室研究紫色海膽是自然種群的一部分，從加利福尼亞的巴哈一直延伸到阿拉斯加。這些多刺的生物生活在巖礁和海帶森林中，是海獺的最愛，也是潮間帶和潮下帶形成生命的關(guān)鍵物種。科學(xué)家們指出，由于海膽數(shù)量龐大，地理分布范圍廣，生活環(huán)境也各不相同，因此它們有很高的“長(zhǎng)期遺傳變異”。這使得紫海膽很有可能在酸化海洋的嚴(yán)酷條件存活下來。

同時(shí)也為理解海洋生物如何適應(yīng)快速變化環(huán)境提供了很好的候選。正如一份聯(lián)合國(guó)生物多樣性報(bào)告所指出的那樣，全球平均氣溫的上升是導(dǎo)致100萬種或更多物種瀕臨滅絕的根本原因。但重要的不只是平均水平的上升。這可能是考驗(yàn)有機(jī)體極限并控制其生存的最炎熱時(shí)刻，也可能是最冷時(shí)刻。而且，正如UVM團(tuán)隊(duì)所寫，允許快速適應(yīng)極端條件的遺傳機(jī)制很少被探索。

當(dāng)前海洋中的貨幣

這項(xiàng)新研究采用了一項(xiàng)創(chuàng)新的“單代選擇”實(shí)驗(yàn)，從25只野生捕獲的成年海膽開始。每只雌海膽產(chǎn)了大約20萬個(gè)卵子，科學(xué)家們從這些卵子中提取了生活在不同水域大約2萬只存活幼海膽DNA。大量的紫海膽個(gè)體讓科學(xué)家們清楚地認(rèn)識(shí)到，紫海膽擁有一種遺傳基因，可以讓它們適應(yīng)酸性極強(qiáng)的海水。這種海膽在短期內(nèi)會(huì)沒事，它們可以對(duì)這些低pH條件做出反應(yīng)，并擁有進(jìn)化所需的基因變異，只要人類盡自己的一份力量保護(hù)它們的棲息地，保持它們的數(shù)量龐大。

但是，要克服氣候迅速變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，可能要付出高昂的代價(jià)。UVM生物系助理教授、海洋生態(tài)系統(tǒng)專家Melissa Pespeni說：進(jìn)化有希望發(fā)生——這些罕見的變異發(fā)揮如此強(qiáng)大的作用，這令人驚訝和興奮。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)物種的長(zhǎng)期生存具有重要意義，這些稀有變種是一種海膽必須消費(fèi)的貨幣，但它們只能花一次。博科園｜研究/來自佛蒙特大學(xué)，研究發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊B》期刊上。