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为什么诺亚方舟不会工作 海洋物种能够在气候变化中生存下来 需要大量人口

发布时间:2019-06-14 15:09:53 来源:

诺亚方舟战略将会失败。从最粗略的意义上讲,这是一项首次研究的结论,该研究阐明了哪些海洋物种可能具有在温度上升和海洋变酸的世界中生存的能力。

两个,甚至中等大小的残余物可能几乎没有机会坚持在气候变化的星球上。相反,对于许多物种来说,“我们需要大量的种群,”佛蒙特大学的生物学家Melissa Pespeni说道,他领导这项新的研究,研究成千上万的海胆幼虫如何应对他们的海水适度或中等的实验。极度酸性。

该研究于2019年6月11日在英国皇家学会会刊B上发表。

罕见的救济

Pespeni和她的团队惊讶地发现,少数海胆中DNA的罕见变异对生存非常有用。Pespeni说,这些罕见的遗传变种“有点像在佛蒙特州的天气达到20下时,在五十件轻质夹克中有一件冬季外套。” “这就是让你活下去的外套。” 当水条件变得非常酸性时,这些稀有变体在幼虫中的频率增加。这些基因让下一代海胆改变各种蛋白质的功能 - 就像它们用来制造坚硬但容易溶解的贝壳并控制其细胞酸度的基因一样。

但是为了在种群中维持这些罕见的变异 - 加上其他更常见的遗传变异,并允许对水中的一系列酸水平作出反应 - 需要许多个体。

“人口越多,你所拥有的变异就越少,”Pespeni的UVM实验室的博士后研究员,新研究的主要作者Reid Brennan说。“如果我们减少种群规模,那么我们将会减少进化的饲料 - 并且获得可能有益的罕见遗传变异的可能性更小。”

换句话说,一些有机体可能会在气候变化的世界中持续存在,因为它们能够改变它们的生理学 - 想想多出汗; 一些人将能够迁移,或许更远的北方或上坡。但对于其他许多人来说,他们唯一的希望就是进化 - 被稀缺的DNA片段等待的变革潜力所拯救。

快速适应

在佛蒙特州实验室研究的UVM团队的紫海胆是从加利福尼亚州巴哈到阿拉斯加的自然种群的一部分。这些多刺的生物位于岩石礁和海藻林中,是海獭最喜欢的零食 - 也是塑造潮间带和潮下带生活的关键物种。科学家们指出,由于它们的数量巨大,地理范围广,以及它们所处的不同条件,海胆具有很高的“遗传变异”。这使得紫色海胆可能成为酸化海洋恶劣未来的幸存者 - 也是了解海洋生物如何适应快速变化的条件的良好候选者。

众所周知,全球平均气温上升是导致100万或更多物种即将面临灭绝的根本原因 - 正如联合国最近的生物多样性报告所指出的那样。但重要的不仅仅是平均值上升。它可能是测试生物体极限并控制其生存的最热或最酸性的时刻。并且,正如UVM团队所写,“很少能够探索到能够快速适应极端条件的遗传机制。”

当前海的货币

这项新研究采用了创新的“单代选择”实验,该实验始于25只野生捕获的成年海胆。每个雌性都产生了大约200,000个卵,科学家们从中可以从生活在不同水条件下的大约20,000只存活幼虫的池中提取DNA。大量的个体让科学家清楚地认识到,紫色海胆具有遗传基因,可以让它们适应极度酸性的海水。“这种海胆在短期内会好起来的。它们可以对这些低pH条件做出反应,并具有进化所需的遗传变异,”UVM的Reid Brennan说。“只要我们尽自己的力量保护自己的栖息地并保持人口庞大。”

但是,通过快速气候变化的凶猛挑战可能需要付出高昂代价。“希望进化发生 - 这些稀有变种发挥如此强大的作用令人惊讶和激动,”UVM生物系助理教授兼海洋生态系统专家Melissa Pespeni说。“这一发现对长期物种的持久性具有重要意义。这些罕见的变种是海胆必须花费的一种货币,”她说。“但他们只能花一次。”

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