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。
钱钟书杨绛印象记******
邓国治
说真的,那天跟着朋友去南沙沟,我的目的很明确,就是想采访一下钱钟书、杨绛夫妇。没想到,才得进门,钱老便先申明:“你们作为朋友来访,我这里当然欢迎;若是为的新闻采访,那么,恕不接待。”
我只好换掉了身份,从记者变成读者。其实,首先还是读者,正是读了二老的著作,才产生了想采访的愿望。
正好杨绛也在家。读过她的《干校六记》,脑子里先有了一个爽朗、幽默的印象,待得见面,却是位恬静、温柔的女学者。几十年风尘仆仆,她依然还是当年东吴大学文学院女生那种南国闺秀形象。钱老把我们介绍给老伴,随即笑说:“一听说记者,我先是吓一跳。后见他们来意甚善,这才没有用‘太极拳’的方式……”“太极拳”者,是指拳中的“推”式——拒而不纳也。
钱老说:“我不愿意宣传。我今年70多岁了,我只想抓紧时间,多做一点事。宣传,只能给我帮倒忙。《围城》出版后,报纸上一登,就平添了那么多来访的、来信的,向我要书……”
《围城》从1947年上海初版后,接着两年又印了两版,此后暌违30载,直到1980年才出了新的一版,印数13万册,几乎未出月就销光;新二版已于不久前印出。除了国内出版的,和香港有它的“盗印”本外,译成外文的,便有英、俄、日、德等国文字。《围城》影响可谓大矣。
杨绛抗战时期写过剧本,建国以后翻译过多种文字的外国文学名著,著名的《唐•吉诃德》、《吉尔•布拉斯》等都是她翻译的。近年来,开始转向写小说、散文,她诙谐地说:“这两年,眼睛花了,懒得看小字、查字典,所以就自己写点即兴文字——我这也是个偷懒的办法吧,实际上是不务正业!”——她在外国文学研究所工作。
这一“不务正业”,使我们看到了杨绛的许多新作。《干校六记》由三联书店出版了,人民文学出版社还将出版《杨绛小说散文选》。她的文字,情真意真,读来十分亲切;而那幽默诙谐的风格,又让人想到她所有翻译过的塞万提斯、勒萨日等人的文章。尽管钱老在他为《干校六记》所作的小引里说到“《浮生六记》——一部我很不喜欢的书。”《干校六记》还是让人想到了《浮生六记》,也想到了《项脊轩志》、《泷冈阡表》一类古代散文中的名篇。尽管时代不同,内容各别,但一个“真”字却是共同的,也是最能揪动人心的。看似身边琐事,细小,甚至是絮絮道来,但由于这一“真”字,就使你不但不觉琐细无聊,反而像置身其中,与主人翁共同欢乐,共同叹息,共同着急。我喜欢杨绛的文章,我想,最最主要的便在这个“真”字上。
“文如其人”,钱老夫妇待人接物,也同他们的文字一样——如果能够这么类比的话。虽是初次见面,但不大功夫,二老就同我们谈得很坦率,很真诚。听说我喜欢书画,还一次次地从书柜里取出外国朋友赠送的外文版中国画册,不厌其烦地一页页翻给我看,讲给我听。杨绛已逾古稀,比我年长整整一倍,而她对我们说话,就像同朋友一样,真切而随便,使你立刻摆脱了拘束。钱老也如是,说起近年来杂务缠身,以至有些读者来信顾不得细细作答时,他回身从书桌上翻出一封来信,指点着给我们看:“这是一个20年前就来过信的读者。喏,你们看,他这里还责备我,为什么20年前你的回信那样热情洋溢,现在却做不到了。他说这很让他失望……”
其实,这是错怪了钱老。人的精力、时间毕竟有限,且不说经过这20年下来钱老的身体不用秘书、助手,而近年来会议、头衔的有增无减,又要占去他大量有用的时间。钱老给我们看了一大堆各色各样的请柬,什么“吴敬梓研究会”、“水浒研究会”,还有许多的会议通知……他说:“现在我什么‘会’也不想参加,我只是想尽量多做一点工作,写一点东西。国外有好几处邀我去的,我也不想去,都婉谢了……”面对这几年来盛行的出洋“考察”风,和争头衔、排名次等等一系列的讲究,我感到,面前的这位老人是如此可敬!
而钱老治学广博与严谨,也的确令人肃然起敬!他是1937年英国牛津大学的副博士,精通多门外语——他只是自谦地说:“那时要考学位,除主攻一门外文外,还必须兼通两门外语。”意思这不过是环境使然罢了。而其实,精通外语到能写作的程度,这可不是一般的功夫就可达到的。尤为难得的是,他同时还精熟中国文学,包括深奥到诘屈聱牙的一些古代文史哲著作。中华书局出版的四部头的《管锥编》,就是他对《周易正义》、《毛诗正义》、《史记会注考证》、《老子王弼注》、《列子张湛注》等十多部历代有关著作与西洋文学哲学著作进行比较后的一些札记,里面有不少新的见解和有趣的比较。这里,十余部中国古代史专著与英、德、法、意、拉丁文5种外语的引文,不论是纵是横,都可以当得上洋洋大观的了。
而钱钟书先生,除了融汇古今,博通中外,他还写得一手好书法,有深厚的艺术修养。杨绛,则与其说是贤内助,不如说首先是同志,是志同道合的伴侣。
因为是“印象”,因为钱、杨二老的反对采访而使我在交谈中没有作一言半语的记载,所以,我只是想到哪里,写到哪里,也不一定说清了些什么,有些事实也未经核实。而且,最根本的还在于未曾征得二老的同意。但,心里有些印象,不写总觉得不舒坦——这也是文人的一种劣根性吧。姑存于此,且待骂声。
(1982年7月)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)