基因研究正在鉴定加勒比地区的抗病超级珊瑚

东北部科学家史蒂文·沃尔默(StevenVollmer)目睹了加勒比海地区的疾病爆发几乎摧毁了鹿角珊瑚群落，他想知道一些孤独的幸存者可能会为珊瑚礁的未来提供哪些教训。是否有可能通过基因组成来识别抗病珊瑚?如果专门为水下珊瑚苗圃选择更坚强的类型，结果会是更健康的珊瑚礁系统吗?

沃尔默的新研究对第一个问题做出了肯定的回答。

他在9月29日出版的《科学》杂志上发表的报告鉴定了来自佛罗里达和巴拿马的数十种鹿角基因型，这些基因型对疾病具有抵抗力和高度抵抗力。

这一发现是否会转化为具有免疫力的珊瑚礁还有待观察，但沃尔默希望情况会如此。

就目前情况而言，在水下苗圃中种植珊瑚的农民(例如佛罗里达州珊瑚恢复基金会的农民)“可能会种植100种基因型，但他们不知道哪些珊瑚表现更好。他们不知道谁是最好的珊瑚”高度抗病与高度易感，”沃尔默说。

“我们可以使用少至10个基因变异，高精度地告诉您哪些基因具有抗病性。这是这篇科学论文的主要结论。”

杀死加勒比珊瑚的隐形疾病

全世界的人们都熟悉并担心海水温度上升导致珊瑚“热白化”以及印度洋、大堡礁和太平洋珊瑚礁的消失。

“这是一个全球性问题，”马萨诸塞州纳汉特东北海洋科学中心海洋和环境科学副教授沃尔默说。

但就在科学家和环保主义者的眼皮子底下，一种被称为白带病的隐形细菌感染在加勒比地区蔓延，几乎消灭了两种标志性珊瑚——鹿角珊瑚和相关的鹿角珊瑚。

两种珊瑚都生长在茂密的灌木丛中，形状像鹿角，鹿角在顶部分布得更​​宽。

“它们是加勒比地区两种最常见的主要浅水珊瑚，”沃尔默说。“白带病消灭了他们。”

沃尔默说，这种在珊瑚树枝上移动时使珊瑚变白的疾病于1979年首次在圣克罗伊岛被发现，但在20世纪80年代初基本上没有记录下来。

“人们没有很好地记录损失，”他说。“因此，到了80年代末、90年代，我们在加勒比地区失去了大约95%的鹿角珊瑚和鹿角珊瑚，”沃尔默说。

这场危机导致了珊瑚养殖的发展，特别是在佛罗里达州海岸附近，那里的珊瑚树枝被折断，碎片生长在看起来像水下树木的框架上。

沃尔默说：“作为一名珊瑚遗传学家，我感到震惊的是，人们并没有真正询问仍然存活下来的残余鹿角珊瑚种群是否具有高度的抗病性或疾病易感性。”

佛罗里达vs巴拿马

因此，他决定用佛罗里达州珊瑚恢复基金会提供的50种鹿角珊瑚基因型和他曾在巴拿马与史密森尼热带研究所合作的50种鹿角珊瑚基因型进行测试。

研究分为两个阶段。第一个阶段是传播阶段，其中包括让珊瑚遭受多达五剂的白带病。那些在五次感染后仍然活着的人被标记为“高度抗病”。

此外，沃尔默领导的科学家对珊瑚进行了全基因组测序，以识别其基因组中的所有遗传变异。

最终，他们鉴定出33种基因型(19种来自佛罗里达州，14种来自巴拿马)表现出抗病性，而15种基因型(9种来自佛罗里达州，6种来自巴拿马)具有高度抗病性。

另外31种基因型(17种来自佛罗里达州和14种来自巴拿马)的抗病性低于平均水平，而15种基因型(7种来自佛罗里达州和8种来自巴拿马)被评为高度易受疾病影响的珊瑚，用白话来说就是超级珊瑚。

沃尔默说，在确定在苗圃中饲养哪些珊瑚基因型时，还需要考虑其他因素，例如每种珊瑚的生长速度和耐热性。

但沃尔默说，随着“成千上万”的珊瑚被用来重建遭到破坏的佛罗里达珊瑚礁，告诉珊瑚农民哪些珊瑚具有抗病能力，哪些珊瑚不具有抗病能力，应该有助于恢复过程。

未知的病原体

人们对白带病知之甚少，只知道它是由细菌病原体引起的，可以用抗生素和群体感应抑制剂来抑制。

“一些假定的病原体已经被识别出来，但我们不知道是什么细菌导致了这种疾病，”沃尔默说。

白带病因病变组织脱落后留下的裸露的白色珊瑚骨架而得名。

沃尔默说，珊瑚可能看起来像岩石或植物，但它们实际上是与海葵有关的动物。

珊瑚群由数千种称为水螅的小动物组成，它们用带刺的触手捕获猎物。沃尔默说，造礁珊瑚与光合藻类形成了一种特殊的共生关系，为珊瑚动物提供糖类食物。

这种共生关系可能会导致珊瑚遭受热白化，当水温上升对珊瑚造成太大压力时，它会将提供营养的藻类从其组织中排出，导致珊瑚完全变白。

耐热漂白性——这是一个问题吗?

沃尔默说，海水温度上升可能与白带病有关。

“如果你考虑一下疾病是如何发生的，压力往往会让个体更容易患病。珊瑚的一大压力源是温度压力，”他说。

“我们的下一个国家科学基金会资助实际上是要探索抗病性和耐温性之间的联系。它们是同一组基因吗?它们是不同的基因组吗?”

沃尔默说，帮助珊瑚在气候变化中生存对于珊瑚礁的形成非常重要，珊瑚礁可以缓冲波浪作用，支持鱼类种群并带来旅游收入。

他说，珊瑚礁拥有热带雨林以外最多样化的生态系统。

沃尔默说：“当你看到珊瑚礁时，看起来像岩石的东西实际上是由活珊瑚或以前活珊瑚堆积而成的珊瑚骨骼。”“没有珊瑚就没有珊瑚礁。”