按照《圣經(jīng)》中記載的傳說(shuō)，諾亞方舟可以讓諾亞與他的家人、以及世界上各種陸上生物在“末世大洪水”中幸存下來(lái)，延續生命的火種。然而，基于一項史無(wú)前例的研究得出的結論，這個(gè)計劃最終將會(huì )失敗。

　　這項研究闡明了在一個(gè)氣溫不斷上升、海洋酸化的世界里，哪些海洋物種可能有更強的生存能力。結果顯示，即使每個(gè)物種都能剩下雌雄兩個(gè)(甚至多個(gè))個(gè)體，在一個(gè)氣候發(fā)生變化的星球上存活下來(lái)的機會(huì )可能也微乎其微。

　　美國佛蒙特大學(xué)生物學(xué)家梅麗莎·佩斯佩尼(Melissa Pespeni)領(lǐng)導的最新研究，檢查了數十萬(wàn)海膽幼體在海水酸度適中或極低的情況下對環(huán)境的反應。

　　暗藏在 DNA 中的拯救方式

　　佩斯佩尼和她的團隊驚奇地發(fā)現，一小部分海膽的 DNA 發(fā)生了罕見(jiàn)的變異，這對它們的生存非常有用。這些罕見(jiàn)的基因變異“有點(diǎn)兒像在佛蒙特州零下 20 攝氏度的氣溫下，在 50 件輕便夾克外再穿上冬衣”，佩斯佩尼說(shuō)：“正是這件冬衣讓海膽活了下來(lái)。”

　　當水的酸性大幅增加時(shí)，這些罕見(jiàn)的變異在海膽幼體中出現的頻率會(huì )增加。這些基因可以讓下一代海膽改變各種蛋白質(zhì)功能，比如它們用來(lái)制造堅硬但容易溶解的外殼和控制細胞酸度的蛋白質(zhì)。

　　但是要在種群中維持這些罕見(jiàn)的變異以及其他需要的基因變異，并允許它們對水的不同酸性水平作出反應，可能需要許多個(gè)體。這項新研究的主要作者里德·布倫南(Reid Brennan)說(shuō)：“種群越大，變異就越罕見(jiàn)。如果我們減少種群規模，那么我們進(jìn)化出有益基因變異的可能性就會(huì )大幅降低。”

　　換句話(huà)說(shuō)，有些生物體可能會(huì )在氣候變化的世界中生存下來(lái)，因為它們能夠改變自己的生理狀態(tài)，比如流汗更多。有些物種能夠遷移。但對其他物種來(lái)說(shuō)，他們唯一的希望就是進(jìn)化，被隱藏在罕見(jiàn) DNA 片段中的潛在突變可能是維系它們生存的最后一根稻草。

　　快速適應變化至關(guān)重要

　　佩斯佩尼團隊研究的紫海膽屬于野生種群，其分布范圍從美國加州的巴哈一直延伸到阿拉斯加州。這些多刺的生物生活在巖礁和海帶森林中，它們是海獺最喜歡的美食，也是潮間帶和潮下帶形成生命的關(guān)鍵物種。

　　科學(xué)家們指出，由于海膽數量龐大，地理分布范圍廣，生活環(huán)境也各不相同，因此它們有很高的“長(cháng)期遺傳突變幾率”。這使得紫海膽很有可能在未來(lái)酸化海洋的嚴酷環(huán)境中存活下來(lái)，同時(shí)也為理解海洋生物如何適應快速變化的環(huán)境提供借鑒。

　　正如最近聯(lián)合國發(fā)布的生物多樣性報告所指出的那樣，全球平均氣溫上升是導致 100 多萬(wàn)種物種瀕臨滅絕的根本原因。但重要的不只是平均氣溫的上升，生物體面臨的極限生存考驗可能是最炎熱的時(shí)刻或是酸性最強的環(huán)境。然而，正如研究人員所說(shuō)的那樣：“允許快速適應極端條件的遺傳機制很少被探索。”

　　罕見(jiàn)變異觸發(fā)進(jìn)化機制

　　佩斯佩尼團隊的研究采用了一項創(chuàng )新的“單代選擇”實(shí)驗，從捕獲 25 只野生的成年海膽開(kāi)始。每只雌海膽產(chǎn)下大約 20 萬(wàn)個(gè)卵子，科學(xué)家們從這些卵子中提取了生活在不同水域的大約 2 萬(wàn)只存活幼體的 DNA。

　　大量的紫海膽個(gè)體讓科學(xué)家們清楚地認識到，紫海膽擁有一種遺傳基因，可以幫助它們適應酸性極強的海水。布倫南說(shuō)：“這種海膽在短期內可能沒(méi)有生存壓力。它們可以對環(huán)境做出反應，并擁有進(jìn)化所需的基因變異。不過(guò)，前提是我們需要保護它們的棲息地，保持它們的龐大種群數量。”

　　但是，要克服氣候迅速變化帶來(lái)的嚴峻挑戰，可能要付出高昂的代價(jià)。佩斯佩尼表示:“進(jìn)化有希望發(fā)生，這些罕見(jiàn)的變異能發(fā)揮如此強大的作用，這令人驚訝和興奮。這一發(fā)現對物種的長(cháng)期生存具有重要意義。”
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