救救珊瑚!让演化跑赢气候变暖,或许有戏?

作者: Alex Riley

来源: 果壳

发布日期: 2016-04-08

鲁斯•盖茨和玛德琳•凡•欧朋提出通过人工加速珊瑚演化来应对气候变化,旨在帮助珊瑚适应压力重重的环境,从而保护海洋生态系统。她们的研究表明,通过选择抗压性强的藻类和优化珊瑚的微生物群,可以提高珊瑚的生存能力。尽管这种方法充满争议,但支持者认为这是在当前环境变化加速的情况下,为珊瑚提供生存机会的必要手段。

鲁斯•盖茨(Ruth Gates)已不是第一次看到这样的场面。上世纪八十年代末,在调查加勒比地区的珊瑚时,她注意到很多珊瑚明显都很憔悴,颜色黯淡无光,有些还褪成了骷髅般的惨白色。触发这一切的,总是海洋温度的上升。有些珊瑚对此的回应是驱逐了生活在珊瑚组织中通常为它们提供颜色和养料的藻类——虫黄藻。这一过程被形象地称为珊瑚白化。

但激起盖茨好奇心的并不是那些白化的珊瑚。

就在这些死气沉沉的白色群落旁边,却还往往生长着另一些依旧多彩、明丽、健康的珊瑚。这才是盖茨关注的对象。相隔不过几厘米,两丛珊瑚对温度上升的反应为何会如此截然不同呢?这其中的巨大不同最终促使盖茨和她的老搭档,来自澳大利亚海洋科学研究所的玛德琳•凡•欧朋(Madeleine van Oppen),提出了一个大胆而又富有争议的拯救珊瑚计划。她们想帮助珊瑚应对迅猛的气候变化,而办法是:人工加速珊瑚演化。

如果她们成功了,受益的将不仅仅是珊瑚。珊瑚为全部海洋生物的三分之一提供了物理和生态支持。这使得它们成为了生态学家所说的“关键种”——它们健康与否,关乎无数其他物种。这其中也包括人类。四分之一的渔业与珊瑚礁密切相关,那里是鱼儿们繁衍生息的所在。举例来说,在太平洋岛屿地区,人类膳食中70%的动物蛋白质来源于珊瑚礁。它们还保护着沿海的人类社区免受海啸和海平面上升的侵害。简言之,我们需要珊瑚。

这也是为什么我们或许还真需要盖茨和凡•欧朋的计划成功。

全世界范围内,珊瑚正在死去。自上世纪50年代起,据估计有19%的珊瑚已经消失了——就这么没了。现在,将近三分之一的造礁珊瑚物种面临灭绝的威胁。原因么,造成毁灭性破坏、将富饶的生态系统夷为水下不毛之地的炸药捕鱼和拖网捕鱼自然有份。然而,罪魁祸首还是我们这个迅速变化的世界。在陆地上燃烧化石燃料向大气注入了温室气体二氧化碳。

据一些估计,海洋不仅吸收了其中超过90%的热量,还吸收了26%的二氧化碳——它与海水反应,生成了一种弱酸。这对于海洋生物而言无异于二连击,而许多珊瑚的抵御能力实在还不够强。

但有些珊瑚或许比其它珊瑚更强大。虽然是固定在海床上的固着动物,但珊瑚并不离群索居——恰恰相反。珊瑚组织之中及其周边是微生物的乐园。

这其中包括在珊瑚组织中茁壮生长的藻类,它们为寄主提供了食物,以作为安乐窝的回报,另外还有丰富多样的细菌包裹在外。然而,所有这些合作关系并不都一样。与不同种类的珊瑚息息相关的是无数种藻类和细菌的变化组合,各自为它们的寄主提供了不同的好处。盖茨和凡•欧朋想知道,她们是否能找到最有利的联系,帮助那些饱受折磨的珊瑚礁,在其中培养能坚持下来的珊瑚品种。

在她们的实验室里,盖茨和凡•欧朋正在提高从夏威夷椰树岛或者大堡礁采集来的珊瑚的温度,试图找到拥有有益表观特征的品种。但光是找到更坚韧的珊瑚还不够,表观变化能从亲代遗传到子代,并且能在子代的一生中保持稳定,这才是至关重要的。这一点虽然已经在植物和无脊椎动物中得到了证实,但尚未在珊瑚中发现。这正是盖茨和凡•欧朋想要改变的。

在地球两端,她们分别将“怀孕”的珊瑚放置在模拟气候变暖的水族箱中,然后评估表观遗传特征是否被传给了下一代。如果可以,那么这些代代相传的分子就可以促成“超级珊瑚”的诞生,比起自然中的珊瑚,它们面对气候变化时更加强悍。

有些与珊瑚共生的藻类可以提供更多的食物。有些更擅长促进年轻珊瑚的成长。而一些特定的藻类则格外坚强,它们在寄主承受压力时仍然会留在珊瑚组织中。这打开了拯救珊瑚的新大门。

“如果我们选择这些应对压力时极其顽强的藻类,那会怎么样?”盖茨问道。比如,一组被称为D系群共生藻的藻类就包括了最抗压的几种。一个问题是:珊瑚往往并不喜欢D系群共生藻。即使D系群共生藻能产生更稳定的共生关系,带来长期收益,但是许多珊瑚仍然更喜欢C系群共生藻,因为C系群共生藻是更好的食物工厂。凡•欧朋致力于让珊瑚两样兼得:让最棒的食物工厂更耐压。

通过给珊瑚幼虫接种不同的细菌菌落,盖茨和凡•欧朋希望能找出哪些群落最适合升高的温度和酸度。该如何帮助四千多种生理习性和青睐的微生物居民各不相同的硬珊瑚呢?尽管珊瑚高度多样化,但是它们可以被分为5或者6个组别,又称为生态型,每个生态型都有相似的生物特征。有的生态型生长迅速。另一些可能需要几十年才能在珊瑚礁上安顿下来。有的会形成纤巧的分叉,向光源伸展。

很多其他生态型看起来则像是介于活过来的石头和一坨大脑之间的存在。盖茨和凡•欧朋采取了广撒网的策略,对每种生态型进行了采样,每个生态型都至少有一个代表,这样,她们就可以评估哪种治疗方法对它们各自不同的生物特征有效。

自然地,帮助野生动物演化充满争议。虽然没有基因工程那样的污名,但是这两种方式都可能会被形容为“扮演上帝”。每种珊瑚都会带上人类协助的印记。

“很多人认为这样做大逆不道,因为他们喜欢认为海洋是野生状态的。” 哈奇多恩说,“但是我们的野生公园和渔业就是这样(通过帮助野生物种演化)运作的。”并且,如果你好好想想的话,“协助演化”并没有那么不自然。“我们所做的就是自然在做的事,”盖茨说,“只是试图把它加快一点,让珊瑚跟上环境变化的速度。而且,我们想看看究竟可以将这种演化推进到什么程度,因为,说实话,我们已经将地球推到了变暖加速的境地。”

与此同时,其它批评称这些措施如经实践,会减少珊瑚的多样性。只有非常强悍的珊瑚可以存活,这样的珊瑚礁仅是昔日珊瑚礁不足道的片影。“我同意。”盖茨说,“但是你同样应该考虑我们什么都不做的下场。”一个生物多样性降低了的珊瑚礁总好过什么珊瑚礁都没有,特别是考虑到珊瑚带来的益处。这个没有珊瑚存在的反乌托邦世界将会面临大范围的枯竭。海洋生物和渔业崩溃。面对裹挟着飓风的海浪和海啸,我们将不再有自然防御。

岛屿被海水淹没,带来土地流失,使越来越多的生态难民只能寻找新的栖身之所。“大局如此。”盖茨说,“这是制造灾难的配方。”

简单地隔离受损的珊瑚可以缓解人类居住活动和渔业带来的一些压力。在过去,海洋保护区——国家公园的海洋版本——就采取过这样的措施,但海洋保护区并不能从珊瑚生活着的、不断变化的海洋手中保护它们。盖茨和凡•欧朋也许只能为珊瑚提供一个生死一搏的机会。“如果我们能帮上忙,那就应该帮忙。”盖茨说,“我希望在处理减少化石能源烧采这个大问题的同时,也能看到珊瑚礁从衰退中挣脱出来。”

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