在前线

如果赶在气候变化之前的战斗是一场战场，珊瑚礁就会在前线。几千年来，这些基础海洋生物中的藻类和动物之间的共生关系为一系列令人眼花缭乱的物种提供了栖息地和食物，包括温度的风化波动、水化学、光照有效性和食物供应。

加州大学圣巴巴拉分校的生态学家Holly Moeller说:“整个充满活力的生态系统依赖于这些基础物种珊瑚的存在，它们可能是地球上最迷人的动物群体之一。”“热带珊瑚礁是一个充满活力、美丽的生物多样性热点，有着丰富多彩的动物生活，”她接着说，这反过来又给周围的生态系统和人类活动带来好处。更复杂的是:珊瑚实际上是由两种生物组成的。珊瑚动物是共生藻类的宿主，共生藻类通过光合作用利用阳光，帮助珊瑚产生食物供应。

众所周知，珊瑚正面临着有史以来最大的挑战，海洋变暖和酸化正威胁着使这些珊瑚礁成为可能的关系。海水温度的升高和化学成分的变化导致珊瑚排出共生藻类，导致珊瑚白化，失去大部分的能量来源，在大多数情况下导致珊瑚死亡。

这听起来令人沮丧，但对莫勒来说，这也是一个宝贵的机会，可以亲眼目睹对地球上成功生命至关重要的现象:动物如何应对不断变化的环境。她和加州大学圣芭芭拉分校理论生态学家罗杰·尼斯贝特认为,罗德岛大学的研究人员(URI),华盛顿大学(UW),佛罗里达国际大学(事业单位)和谢德水族馆在芝加哥,将通过表观遗传学研究珊瑚是如何响应环境变化的冲击。他们的研究工作由美国国家科学基金会(National Science Foundation)提供的300万美元为期五年的合作研究资助。

“在气候变化问题上，珊瑚是煤矿里的金丝雀，每年的价值可达数千亿美元，”URI珊瑚生物学家、该项合作的首席研究员霍利·帕特南(Hollie Putnam)说。“更好地理解它们的进化过程，以及它们如何通过表观遗传学适应环境，可能会让我们减少大规模白化等事件的负面影响，以及珊瑚礁的迅速消失对我们的粮食安全、海岸安全以及海洋如何影响我们的海岸造成的影响。”

调查的起点在哪里?位于法属波利尼西亚莫奥拉附近的珊瑚礁，是国家科学基金会莫奥拉珊瑚礁长期生态研究(LTER)项目的所在地。在加州大学圣巴巴拉分校海洋科学家拉斯·施密特和萨利·霍尔布鲁克的指导下，MCR LTER在世界各地的珊瑚礁面临众多威胁之际，获得了关于莫奥雷亚珊瑚礁结构和功能的多年生态数据。

专门研究共生和建模的莫勒说:“这将让我们对莫欧拉珊瑚礁在关键时刻的功能有惊人的了解。”她说，关注珊瑚的表观遗传学尤其有趣，因为珊瑚在整个生命周期中都面临着不断变化的环境，它们利用策略来快速进化和适应。表观遗传学是生物体可观察到的特征的可遗传变化，是对环境的直接反应，不会改变它们的DNA密码。

莫勒说:“一个特定的珊瑚个体不仅在其漫长的生命周期中经历不同的环境，而且当它产下幼崽时，这些幼崽会分散在整个珊瑚礁，甚至可能分散到其他条件可能非常不同的遥远的珊瑚礁。”“有机体如何应对(至少部分)这种不可预测的环境变化?”而且，他们如何在处理这些问题的同时，还能维持生计，包括与一种可能愿意合作、也可能不愿意合作的共生藻类发生争执?我们认为表观遗传修饰是一种方法。”

使用数据聚集在密苏里州’orea,协作,包括事业单位分子生物学家和环境遗传学专家Jose Eirin-Lopez UW保护生理学家史蒂文·罗伯茨和谢德水族馆研究生物学家罗斯狡猾,打算为珊瑚礁生态和进化构建预测模型连接在细胞能量代谢规模表观遗传、生理和生态因素。他们将使用尼斯贝特首创的动态能量预算模型来实现这一目标。尼斯贝特指出，“对这些模型的预测有信心，需要使用实验室研究和自然环境中生物体的数据进行严格的测试。”这个项目为双方提供了无与伦比的机会。”

莫勒说:“我认为我们的项目正好与许多伟大的研究人员的研究相结合，他们正在进行非常重要的工作，研究珊瑚对未来海洋的潜在适应能力。”“有了这些详细的了解，我们就能更好地了解其他地方的珊瑚礁，甚至把这些知识扩展到其他系统。”