珊瑚可能没有味蕾、鼻孔和大脑，但这些微小的珊瑚礁构建者并非完全没有感觉：它们的化学感受器细胞可以检测水中漂浮的气体分子，其中许多分子是珊瑚在光合作用期间自身产生的。“这就是这些无脊椎动物‘品尝’和‘闻’的方式，”加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的海洋微生物学家 Linda Wegley Kelly 说道。“而且这非常深刻。”
研究人员早就怀疑这些分子对于栖息在珊瑚礁中的各种微生物、植物和动物的生长至关重要。但这些溶解分子的化学成分，以及它们到底有多少，仍然是一个令人烦恼的谜团——随着世界各地的珊瑚礁在一场针对海洋变暖、海洋酸化以及人类滥用和过度使用的战争中节节败退，这个谜团变得日益严峻。
事实上，美国国家海洋和大气管理局去年 10 月发布的一份全球分析报告发现，在 2009 年至 2018 年间，14% 的珊瑚礁消失了；这比目前澳大利亚珊瑚礁的总和还要多。而且，由于珊瑚礁负责支撑至少四分之一的海洋生物，了解它们的消失对剩余生态系统化学成分的意义至关重要。
“珊瑚礁以成为‘海洋沙漠中的生命和活动绿洲’而闻名，”Wegley Kelly 补充道。“所有这些看不见的（分子）确实是谜题的一部分。你用肉眼看不到它们，但它们非常活跃。”
细菌的蝴蝶效应
今年早些时候，Wegley Kelly 和一个国际研究团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了一份快照，揭示了法属波利尼西亚珊瑚礁中两种珊瑚和三种藻类的隐秘化学物质。然而，与这些生物不同，人类团队无法简单地在水下“大闻”一下。
相反，他们将样本在小型水族箱中孵育了八小时的白天（在此期间发生光合作用）和另外八小时的夜晚。Wegley Kelly 和她的同事们在每个时期后提取并分析了海水——使用了一种称为非靶向串联质谱法的技术——揭示了超过 1,000 种不同的分子，包括修饰的氨基酸、维生素和类固醇。
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她表示，由于这些分子在被珊瑚礁的微生物群落吸收后成为复杂食物网的一部分，研究人员还研究了水族箱中的细菌如何响应这种美味化学物质的盛宴。例如，藻类释放的分子“化学还原度更高”，可能为细菌提供更多能量。但珊瑚释放的分子含有更高水平的氮和磷等重要营养物质。
结果是，一些细菌生长迅速，一些变胖，还有一些数量增多。“我们也在自然珊瑚礁中看到了这种情况，当珊瑚礁因人为干扰而发生变化时，”Wegley Kelly 说。“例如，当你移除了太多以藻类为食的鱼时，藻类就会过度生长覆盖珊瑚。”这反过来又会影响微生物群落。
化学通讯
这不仅仅是关于食物网。就像闻到臭味会让你朝另一个方向跑一样，珊瑚释放的分子也可能对其邻居产生类似的影响。
2014 年发表在《科学》（Science）杂志上的一项研究报告称，受损的珊瑚可能会释放出驱赶幼珊瑚和鱼类的化学物质，从而降低未来海洋移民在该“衰落街区”定居的可能性。这可能意味着仅仅将受损的珊瑚礁与人类活动隔离开来不足以使其恢复活力。另一方面，对于尚未表现出病灶和白化等视觉标记的珊瑚礁，水中的化学物质组合可以提示研究人员注意看不见的压力。
“我认为你可以利用化学方法来诊断珊瑚礁的健康状况，当然，”Wegley Kelly 说，她补充说，她的团队确定的分子中有超过 85% 是仅存在于一种生物体中的——这是一种非凡的特异性。“我们已经讨论过对世界各地的珊瑚礁进行化学环境的全球调查，只是想看看它们将如何进行比较。”
未来，她的团队计划研究这些分子在珊瑚礁中漂浮时还会做什么。哪些会迅速消失？哪些会在水中积聚？有些是否会被其他物种直接吸收？这些答案可以使研究人员离保护我们的海洋绿洲更近一步。
