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为什么说诺亚方舟行不通那怎么办

来源: 作者: 2019-11-09 17:50:20

“诺亚方舟计划”行不通?从最粗略的意义上说,这是一项史无前例的研究结论,该研究阐明了在一个气温不断上升、海洋酸化的世界里,哪些海洋物种可能有生存能力。在一个气候变化的星球上,大约只有2 * 2,甚至中等大小残骸存在的可能性很小。佛蒙特大学生物学家梅丽莎·佩斯佩尼(Melissa pespeni)表示:对许多物种来说,需要大量的海胆种群。

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研究数十万海胆幼虫在海水酸度适中或极低的情况下对实验的反应,这项研究于2019年6月11日发表在《皇家学会会刊B》上。研究惊奇地发现,一小部分海胆的DNA发生了罕见变异,这对它们的生存非常有用。这些罕见的基因变异“有点像在佛蒙特州零下20度的气温下,在50件轻便外套中只穿一件冬衣。正是这件外套让你活了下来,当水环境变得非常酸性时,这些罕见的变异在幼虫中出现的频率会增加。

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这些基因可以让下一代海胆改变各种蛋白质的功能,比如它们用来制造坚硬但容易溶解的外壳和控制细胞酸度的蛋白质。但是要在种群中维持这些罕见的变异(加上其他需要的基因变异,这是更常见的,并允许对水中的一系列酸水平作出反应)需要许多个体。佩斯佩尼UVM实验室的博士后研究员、这项新研究的主要作者里德·布伦南(Reid Brennan)说:

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种群越大,变异就越罕见,如果我们减少人口规模,那么就会有更少的进化饲料。也就更少的机会拥有可能有益的罕见基因变异。换句话说,一些生物体可能会在气候变化的世界中生存下来,因为它们能够改变自己的生理状态——想想流汗;一些将能够迁移,也许更北。但对其他许多物种来说,唯一的希望是进化——被隐藏在罕见DNA片段中的潜在变化所拯救。

快速适应

UVM团队在佛蒙特实验室研究紫色海胆是自然种群的一部分,从加利福尼亚的巴哈一直延伸到阿拉斯加。这些多刺的生物生活在岩礁和海带森林中,是海獭的最爱,也是潮间带和潮下带形成生命的关键物种。科学家们指出,由于海胆数量庞大,地理分布范围广,生活环境也各不相同,因此它们有很高的“长期遗传变异”。这使得紫海胆很有可能在酸化海洋的严酷条件存活下来。

同时也为理解海洋生物如何适应快速变化环境提供了很好的候选。正如一份联合国生物多样性报告所指出的那样,全球平均气温的上升是导致100万种或更多物种濒临灭绝的根本原因。但重要的不只是平均水平的上升。这可能是考验有机体极限并控制其生存的最炎热时刻,也可能是最冷时刻。而且,正如UVM团队所写,允许快速适应极端条件的遗传机制很少被探索。

当前海洋中的货币

这项新研究采用了一项创新的“单代选择”实验,从25只野生捕获的成年海胆开始。每只雌海胆产了大约20万个卵子,科学家们从这些卵子中提取了生活在不同水域大约2万只存活幼海胆DNA。大量的紫海胆个体让科学家们清楚地认识到,紫海胆拥有一种遗传基因,可以让它们适应酸性极强的海水。这种海胆在短期内会没事,它们可以对这些低pH条件做出反应,并拥有进化所需的基因变异,只要人类尽自己的一份力量保护它们的栖息地,保持它们的数量庞大。

但是,要克服气候迅速变化的严峻挑战,可能要付出高昂的代价。UVM生物系助理教授、海洋生态系统专家Melissa pespeni说:进化有希望发生——这些罕见的变异发挥如此强大的作用,这令人惊讶和兴奋。这一发现对物种的长期生存具有重要意义,这些稀有变种是一种海胆必须消费的货币,但它们只能花一次。博科园|研究/来自佛蒙特大学,研究发表在《皇家学会会刊B》期刊上。

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