科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演,为珊瑚提供应对气候变化路径******
科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员
◎本报记者 何 亮
珊瑚作为一种海洋生物,因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻,气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。
近日,生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文,揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示:“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力,为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”
孵幼型珊瑚,礁体上的“拓荒者”
长期以来,珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注,关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物,还是植物?
事实上,珊瑚是动物,是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓,是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量,保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻,就会饿肚子,最终因没有能量来源而饿死。
珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系,不仅关乎珊瑚的生存,也是科研人员研究的重点。此次研究中,黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。
“孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊,是‘先锋物种’,这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候,‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样,率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示,“因为发育快,繁殖能力强等原因,一旦有新的合适生存环境出现,孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境,并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”
选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象,另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍,在自然界,生物对环境的适应有两种不同类型:一种类型称作表型可塑性适应,即生物的生理过程是弹性可变的,生物通过调整机能适应环境变化;另一种类型称作进化适应(又称遗传适应),即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选,最终完成对环境变化的适应。
“我们选择表型可塑性适应来进行研究,是因为对这种适应类型的研究时间周期较短,容易捕获研究结果,显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精,幼体在母体内发育,发育成为幼虫之后,再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右,是卵生型珊瑚的十分之一。
开展对比实验,揭示生理调节机制
在中科院南海海洋研究所的实验室里,一排排灯光格外显眼。光线照射下,颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。
“在野外,珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统,将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后,珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度,并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫,正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。
在长达1个月的研究中,科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后,孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响,不仅光合作用降低,还发生了白化现象。可是,驯化组子代幼虫的表现却不一样,与对照组子代幼虫相比,经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温,其最适生存温度有了明显提升,对高温的适应性得到了增强。江雷表示:“这说明,仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”
仅凭一组数据,尚不足以得出定论。接下来,科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合,证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。
“上述现象背后,是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示,在驯化之后,幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大,对高温的适应能力也更好。与此同时,幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着,幼虫能在获得更多营养物质的同时,支出更少的能量消耗。
“这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说,可谓是大有裨益。”江雷表示,处于浮游阶段的幼虫,能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少,幼虫的能量储备就会更加充足,也会利于其生存。
此次研究中,科研人员还发现,驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调,与此前发现的相关生理机制相符。
发挥科技力量,提供更多拯救路径
在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下,我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径?
“在气候变化越发明显的当下,每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示,在未来,野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。
在我国,珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势,我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚,并将它们移植到实验室进行选育扩繁,最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。
“此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚,也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示,在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处,却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定,水下失重的环境也让工作难度大大提升。
此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍,截至目前,南海海洋研究所共建设了40亩苗圃,一年可产出约7万株珊瑚苗;还建设了300亩的修复区,扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前,科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。
“尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示,科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径,而解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
山东科技大学:不让一名毕业生在求职路上“掉队”******
山东科技大学实行“一人一档”“一人一策”精准帮扶——
不让一名毕业生在求职路上“掉队”
因为照顾生病的父母,山东科技大学土木工程专业毕业生兰松没有落实就业单位。与兰松结对的辅导员刘超,不仅不时嘘寒问暖与他保持联系,还把该生信息输入学校干部和教师掌握的“未就业毕业生平台”。前不久,土建学院党委副书记高静在中建八局第四建设有限公司访企拓岗时,发现该公司招聘要求与兰松就业需求很匹配,就向企业负责人重点推荐了他,很快就听到了兰松签约就业的好消息。
“全校为离校未就业毕业生建立就业工作台账,对他们开展‘结对’跟踪就业服务,重点推送就业岗位,直到学生签约。截至目前,已定向发布就业岗位1000余个。”山东科技大学就业指导中心主任王震说。
山东科技大学校长姚庆国表示,学校针对离校未就业、低收入家庭、单亲家庭、零就业家庭等特殊重点群体毕业生,开辟“就业创业绿色通道”,实行“一人一档”“一人一策”精准帮扶,及时、精准地为他们推送心仪的重点企业岗位信息,不让一名毕业生在求职路上“掉队”。
几天前,山东科技大学机电学院2023届毕业生马龙一大早便收到辅导员樊玉华发来的酒泉钢铁(集团)有限责任公司招录公告,并提醒他按照岗位需求优化简历,及时投递。
马龙家庭经济较为困难,这段时间,学校就业专属服务让他感觉幸福感“爆棚”,辅导员俨然成了他的就业顾问,常常为他“开小灶”单独辅导应聘技巧。
今年以来,在山东科技大学,像马龙一样的286名家庭贫困毕业生都有自己专属的就业指导教师。近年来,山东科技大学构建起学校、学院、专业“三位一体”就业帮扶体系,建立了“结对帮扶档案”,组建由专业教师、班主任、辅导员等组成的就业“红娘”队伍,组织专场招聘活动,帮助他们尽快实现就业。
“针对重点群体学生就业帮扶,我们更上心。”樊玉华表示,为结对学生定点推送岗位信息,已经成为全校200多名辅导员每天的工作习惯。
“感谢老师的指导和帮助,让我顺利通过了招聘单位的笔试和面试,找到了一份满意的工作。”应用物理学专业毕业生刘超博家庭经济较为困难,找到一份满意的工作、缓解家庭负担是他最大的心愿。在学校举办的人工智能专场双选会上,指导教师与他“并肩战斗”,帮助其成功获得一家国企的电气工程师岗位。
截至目前,今年该校举办毕业生专场招聘活动636场次,提供就业岗位4万余个。此外,学校还聚焦家庭经济困难学生面临的实际难题,打造网络面试间,创新“‘码’上就业+精准对接”的工作模式,为他们点亮就业路上的“绿灯”。
“大学生活动中心204活动室,成了我们的‘网络面试间’。”采矿工程专业毕业生兰皓回忆,接到线上面试通知时,担心自己的手机和宿舍环境不能满足面试要求,自己还有些发愁。“学校的‘网络面试间’解了燃眉之急,真切感受到学校就业服务的用心用情。”
“党的二十大报告提出实施就业优先战略,提出健全就业公共服务体系,完善重点群体就业支持体系,加强困难群体就业兜底帮扶。”党的二十大代表、山东科技大学党委书记罗公利告诉记者,近年来,学校不断出台面向困难学生群体的就业帮扶政策,采取一系列有力举措,及时为毕业生纾困解难。“下一步,学校将继续坚持摸排跟踪、岗位推送、指导服务和重点帮扶‘不断线’,让重点群体毕业生端稳就业饭碗。”(本报记者 孙军 特约通讯员 韩洪烁)