生化线索揭示了一些珊瑚如何抵抗因气候变化而造成的漂白，这种气候变化正在杀死珊瑚礁

抗性（左）和漂白（右）珊瑚的比较。

气候变化正在漂白和杀死珊瑚，但是密歇根州立大学和夏威夷大学的研究人员正在研究某些珊瑚如何抵御变暖的世界。

珊瑚礁是美丽而宁静的生态系统，为许多沿海社区的经济提供动力。他们还面临着威胁其发展的威胁，包括地球上变暖的水域。

当高温使全球珊瑚变白时，这种威胁在2015年达到了极端水平。夏威夷的卡尼奥赫湾遭受重创。几乎一半的珊瑚都被漂白了。

然而，在这种极端事件的后果中隐藏着一些生化线索，说明了为什么某些珊瑚变白而另一些珊瑚具有抗性的信息，这些信息可能有助于将来珊瑚礁更好地变暖。密歇根州立大学和夏威夷大学马诺阿分校的研究人员现已发现了这些线索。

珊瑚生物学家克劳福德·德鲁里（Crawford Drury）说：“这真是令人恐惧。”他目睹了佛罗里达州2015年的漂白事件，然后加入了马哈马诺大学夏威夷海洋生物研究所（HIMB）。“观看实在令人沮丧，但我尝试将其视为一个机会。”

得益于2021年2月8日在自然生态与进化中发表的报告，该事件如何成为机遇，这一报告已经清楚了，该报告展示了HIMB的管理和MSU的生化专业知识。

通过质谱分析珊瑚样品以研究生化差异。

研究人员在珊瑚的生物学中发现了化学标记或生物标记，这些化学标记存在于对漂白最有抵抗力的生物中。这种以前隐藏的见解可以帮助研究人员和保护主义者更好地恢复和保护世界各地的珊瑚礁。

密歇根州立大学生物化学与分子生物学系助理教授罗伯特·奎因说：“通常，我们认为生物标志物是疾病的标志，但这可能是健康的标志。”“这可以帮助我们用抵抗力最强的鱼类恢复珊瑚礁。”

珊瑚是共生的社区，珊瑚动物细胞在那里为藻类建造房屋，为藻类提供能量并创造颜色。但是，当珊瑚变色时，藻类会丢失并留下易于患病和死亡的骨骼。

这种共生关系在珊瑚对漂白的抵抗力和复原力中也起着重要作用，HIMB对此具有独特的研究地位-从字面上看。该研究所位于礁石旁，可以实时进行实验。

“珊瑚礁大约在100英尺外，”德鲁里说。“我可以在30秒内到那里。”

在2015年的漂白事件中，HIMB的盖茨珊瑚实验室的研究人员标记了单个珊瑚，以保持对它们的关注。因为大多数珊瑚都恢复了，所以研究小组可以随着时间的推移跟踪它们。

盖茨珊瑚实验室的首席研究员德鲁里说：“我们认为它是一个生物图书馆。”“它是由我们实验室的研究人员建立的，他们知道这将是非常有价值的。”

夏威夷海岸附近一片珊瑚礁的景色，该地区的漂白现象在2015年十分普遍。

漂白之后，研究小组在野外比较并对比了珊瑚样品，指出了生物体如何反应和恢复，并在此过程中进行了一些令人惊讶的观察。例如，邻近的珊瑚对高温的反应可能完全不同。一只珊瑚可以完全漂白，而其邻居则保持健康的金色。

为了理解原因，该研究的主要作者Drury和HIMB博士后研究员Ty Roach将样品发送给了MSU的Quinn。在这里，Quinn和他的团队可以使用代谢组学方法彻底分析从该生物文库中收集的珊瑚的生物化学物质。

研究人类健康和疾病生物化学的奎因说：“我的医疗工作广为人知。”“但是我一直很喜欢海洋科学。我的背景是海洋微生物学。”

如果珊瑚样本是图书馆中的书籍，奎因的实验室将使用先进的设备来揭示其中的生化语言。特别是，他的团队使用了称为质谱仪的工具来了解是什么将抗性珊瑚与易感珊瑚区分开。

奎因说：“珊瑚的化学性质完全不同，但要等到运行质谱后才能知道。”“这些质谱仪是地球上一些最先进的技术。”

奎因的研究小组发现，抗漂白的珊瑚和易受感染的珊瑚拥有​​两个不同的藻类群落。这些藻类种群之间的区别特征是在它们的细胞中，被称为脂质的化合物中。

研究人员的代谢组学分析检测到两种不同的脂质配方。抗漂白的珊瑚具有藻类，这些藻类具有所谓的饱和脂质。易感的珊瑚具有更多的不饱和脂质。

奎因说：“这与油和人造黄油之间的区别无异，后者的饱和脂肪更多，使其在室温下呈固体。”

这一发现给研究人员提出了各种各样的新问题：珊瑚如何获得这些不同的藻类？这种差异是夏威夷珊瑚独有的，还是可以在其他地方找到？研究人员如何在变暖的世界中促进弹性珊瑚的生长和扩散？

“质量规格是如此令人难以置信的机器，并且揭示了所涉及化学的复杂细节。生物学确实是最困难的部分。”奎因说。“我们正在研究新的赠款。有太多的探索途径。”

最初的项目由Paul G. Allen家庭基金会资助。

“这种合作是提问和回答问题的绝佳机会，”德鲁里说。“希望我们才刚刚开始。”

同时，拥有这种化学信息对于珊瑚保护很有希望。当保护主义者对珊瑚进行播种以帮助恢复珊瑚礁时，他们可能会选择更具弹性的标本。

德鲁里说：“我们可以利用自然弹性来更好地理解，支持和管理气候变化下的珊瑚礁。”

奎因说：“保护生物学在现代科学史上有一些比较成功的故事，”他指出弗吉尼亚州的麋鹿和密歇根州的白头鹰再度流行。“总有一天，也许我们可以将珊瑚添加到该列表中。”

参考：Ty N. F. Roach，Jenna Dilworth，Christian Martin H.，A。Daniel Jones，Robert A. Quinn和Crawford Drury撰写的“珊瑚褪色历史的代谢特征”，2021年2月8日，自然生态与进化。DOI：
10.1038 / s41559-020-01388-7

资金：保罗·艾伦家庭基金会