随着气候变化加速，海洋正在迅速酸化。芝加哥大学(University of Chicago)生物学家进行的一项创新研究显示，在酸性实验环境中饲养的贻贝比在正常条件下饲养的贻贝壳要小，但在两种条件下饲养的贻贝的总体存活率是相同的。
在酸性环境中存活下来的种群在遗传上与其他种群不同，这表明在贻贝自然种群中已经存在的遗传变异使它们能够适应更恶劣的环境。这对自然资源保护者和海鲜爱好者来说可能是个好消息，因为贻贝找到了适应变化的海洋的方法。
领导这项研究的芝加哥大学研究生马克·斯特(Mark Bitter) 12月20日在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表文章说:“我们的希望是，在这个物种中，已经有一些个体具备了某些基因构成，能够承受环境的变化。”“如果你不坐等新的突变出现，这实际上会让进化的速度快得多。”
这一发现带来了一些希望，尽管作者警告说，这并不能保证物种能够完全抵御气候变化的挑战:pH值只是在不久的将来可能发生变化的一个变量。
他说:“我们已经看到，自然界中有一种贻贝的外壳大幅缩小，但是，这种贻贝似乎有适应环境的能力。这在一片灰暗中是一个好消息。”
随着人类继续燃烧化石燃料，海洋吸收了大约三分之一释放到大气中的额外碳。这导致海水的pH值下降，使其酸性增强。贻贝、牡蛎和某些种类的藻类在这种环境中很难产生坚硬的碳酸钙外壳。
凯茜·费斯特(Cathy Pfister)教授是这项新研究的高级作者，也是研究海洋系统物种动态的主要学者，他在2016年的一项研究中指出，在太平洋西北部采集的现代贻贝壳，平均比上世纪70年代的薄了32%。
在2016年和2017年前往法国进行三次研究的过程中，研究人员收集了地中海贻贝紫贻贝的标本，紫贻贝是世界范围内提供有价值的食物来源的几种物种之一。他们精心培育了12只雌性和16只雄性的几十个组合，以确保幼虫的基因多样性——总共192个不同的组合。
在这个初始种群中，他们将幼虫分为两组:一组在正常的环境pH值为8.1的水中生长，另一组在pH值为7.4的海水中生长。(实验中使用的较低的7.4 pH值低于未来100年全球海水pH值的预测平均值，但在本世纪末之前居住在沿海栖息地的海洋物种可能会遇到这种情况。)
这些贻贝幼虫总共有一百多万个体，被放在一系列的桶里，用二氧化碳处理的海水注入。在大约六周的时间里，Bitter和他的队友每隔几天就采集一次样本来测量壳的大小，并分析存活下来的幼虫的基因组成。
一般来说，环境pH值条件下的贻贝比pH值较低的水里的贻贝长壳的速度更快，尽管两周后，pH值较低的贻贝种群大多能赶上来。Bitter怀疑这可能是因为最易受低pH值环境影响的个体在此之前就已经死亡，而存活下来的个体能够继续正常生长。
当研究人员分析两个测试组的遗传变异时，他们发现了在低pH条件下选择的强烈信号，这意味着能够在这种环境下生存的贻贝中出现了一种独特的遗传背景。第6天之后，他们在每个pH值环境中把最快的壳农和最慢的壳农分开。贝壳大小是健康的一个指标——贝壳最大的贻贝可能是最强的竞争者。但是，如果一种贻贝的外壳在目前的海洋条件下生长最快，这是否意味着它在更极端、更低的pH值环境下也能生长得很好呢?
“答案是否定的。”“相对于周围环境，这些个体似乎有一种非常独特的基因构成，最终在低pH值环境中生长得最好。”
实验结束时，两种环境下饲养的贻贝的总存活率没有差异。在气候变化迅速发展的背景下，这似乎是少有的好消息:一个物种已经有能力适应更严酷的环境。然而，作者警告说，这并不是全部。
“有些个体真的很擅长处理ph值的大幅下降。但如果你同时降低盐度或大幅改变温度呢?””苦涩的说。“你能跑马拉松并不意味着你能马上转身游泳。这是一个多重压力情景。”
他说，这项研究显示了为什么重点保护和水产养殖努力维持贻贝种群的广泛遗传多样性是重要的，因为适应近期条件的能力似乎已经存在于基因库中。
该项目由法国和芝加哥合作的科学项目资助，旨在鼓励芝加哥大学的科学家和法国高等院校的研究团队之间的合作。
-改编自一篇最初发表在UChicago Medicine上的文章。
引文:“长期存在的遗传变异加速了对海洋酸化的适应。《自然通讯》，2002年12月。20日,2019年。https://doi.org/10.1038/s41467-019-13767-1
资助:国家科学基金会、美国教育部、欧洲委员会、UChicago FACCTS项目。