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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。
跨越千年的传承与创新：浙江辑里湖丝“复活记”******
中新网湖州1月11日电(施紫楠 姚玲利)走进浙江省湖州市南浔区南浔镇辑里村，一间木屋内，年过七旬的顾明琪坐在老式木质缫丝车前，有节奏地踩踏踏板，放置在盆里的蚕丝被缓缓拉出。
蚕茧拉出的蚕丝(资料图) 沈勇强 摄“温度调至90摄氏度开始煮茧，用稻草芯粘起蚕丝，先绕再钩，再绕到丝车上，按照车的惯性拿脚踏着，可以拉到1400米。”作为国家非物质文化遗产代表项目蚕丝织造技艺(辑里湖丝手工制作技艺)代表性传承人，顾明琪对缫丝技艺如数家珍。
在顾明琪的记忆里，小时候村里家家户户都养蚕抽丝。8岁时，他就跟着父母学习辑里湖丝手工制作技艺，一坐就是大半天，后来更是经常花上一整夜钻研一个细节，直至熟悉掌握传统缫丝的全部技艺。
作为名副其实的“丝绸之府”，湖州丝绸市镇的形成始于宋代，盛于明清。辑里湖丝因产于辑里村而得名，具有“细、圆、匀、坚、白、净、柔、韧”八大特点，一根湖丝能穿起8枚铜钱。
中小学生参加蚕桑主题系列研学(资料图) 沈勇强 摄明朝中期，“辑里丝”被指定为皇帝龙袍用料，从此声名鹊起；1851年，“辑里丝”在英国伦敦举办的首届世博会上一举夺得金、银大奖，更让“辑里湖丝甲天下”的美誉闻名国际。
近年来，随着机械化缫丝技术的发展，大批手工技艺被埋没甚至遗失。为了更好保留缫丝传统技艺，顾明琪“抢救”下要被丢弃的老缫丝车，如今仍使用它制作湖丝。
堆放在一起的蚕茧(资料图) 沈勇强 摄“我们这一代不保留的话，就没人保留了。不光是我学，我还让儿子、儿媳妇和孙子都学。”2014年，顾明琪还对《辑里湖丝手工制作技艺》进行编纂，到多地进行考察、调研，收集大量图片和历史资料，共计5万余字。
让顾明琪感到欣慰的是，湖州各方也在努力传承这项非遗文化，如开展面向中小学生的蚕桑主题系列研学体验，开设蚕丝绸文化科学研究，聘请非遗传承人担当学生选修课和劳动实践课校外导师等。
时间的齿轮不断向前，丝绸的故事仍在继续书写。如今，非遗不仅“活”了起来，更“亮”了起来。
蚕丝织造技艺(辑里湖丝手工制作技艺)创新应用人、中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长陶虎早就带领团队开始尝试辑里湖丝的创新。由于蚕丝光学性能较好，他们提取出蚕丝蛋白制成存储硬盘。
“蚕丝制成的硬盘不但可以在很高密度下储存数字信息，还可以和血液DNA(脱氧核糖核酸)药物、抗生素、疫苗很好地兼容在一起。”陶虎介绍，这款蚕丝硬盘也成为一款生命信息和数字信息可同步存储的硬盘。
一根蚕丝链接大千世界，一根蚕丝将科技引向未来。当下，陶虎团队正在做视觉恢复探索，利用蚕丝天然抗菌、可降解的优势，首创蚕丝脑机接口，从而降低大脑损伤，且排异反应小。
“镶嵌在头上，像小犄角一样。我们用外面的传感器获取这些图像，通过脑接口绕过视觉系统，目前已在大动物和癫痫病人身上做了试验。”陶虎说。
传统的非遗文化与现代科技结合，闪现出更耀眼的光芒。正如中国民间文艺家协会主席潘鲁生所言，“曾经蚕丝制作的绢本，记载文明的历史；如今蚕丝制成硬盘，实现了技术的永生。”(完)
（文图：赵筱尘 巫邓炎） [责编：天天中] 阅读剩余全文（）  视觉焦点
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