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向珊瑚礁播撒细菌或许能帮助它们应对气候变化

我们能否通过播撒恰当的微生物组合来拯救珊瑚礁?

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图片来源:Rostislav Ageev/Shutterstock

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年复一年地收到珊瑚礁死亡的报告,海洋生物学家 Raquel Peixoto 感到不堪重负。到 2016 年,大规模珊瑚白化事件的发生频率比 20 世纪 80 年代高出五倍——随着全球变暖趋势的持续,这一速度并未减缓,而变暖只会加剧珊瑚的死亡。这对整个海洋生态系统来说是个大问题,因为珊瑚礁支撑着数千种鱼类和无脊椎动物——比任何其他海底环境都多。

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望着脑海中萦绕的珊瑚白色骨架的景象,Peixoto 开始构思解决方案。“尝试做些什么,”她说,“能让我不那么沮丧。”

这时,她灵光一闪。如果她给受到威胁的珊瑚礁接种“珊瑚益生菌”——已知能支持珊瑚健康的益生菌株——会发生什么?过去,她曾使用食油微生物来处理被石油覆盖的红树林。因此,她认为,恰当的细菌组合或许可以增强珊瑚礁抵御海洋温度骤升和疾病爆发等压力的能力。并且在白化事件发生后,这些微生物可能比其他任何方式都能帮助珊瑚群落更好地恢复。

经过数月的计划,Peixoto、她的同事 Phillipe Rosado 以及他们的大部分团队——来自巴西里约热内卢联邦大学——在实验室中测试了他们的珊瑚益生菌。2018 年 12 月,《ISME Journal》发表的研究结果证实了 Peixoto 的猜想,即益生菌确实有助于珊瑚在重大压力下生存。研究结果还表明,这种治疗对未来的珊瑚礁保护工作至关重要。

为了组建他们的珊瑚救援益生菌库,Peixoto 的团队从印度洋-太平洋自然海域的 *Pocillopora damicornis* 珊瑚中采集了七种有益的细菌。科学家们对细菌基因进行测序,以寻找具有他们所需特质的物种。例如,一些被选中的细菌能产生抗菌化合物以抵御疾病,而另一些则能抵抗热应激。还有一些则能减少对珊瑚细胞 DNA 造成损害的某些分子的数量。

当细菌鸡尾酒准备好后,Peixoto 和她的团队将含有微生物的液体溶液滴在一些野生珊瑚样本上,然后对经过处理和未处理的样本进行了压力测试。在一组水箱中,他们将水温升高至近 90 华氏度——这对珊瑚来说是酷热的温度。他们用已知会引起疾病的细菌感染了一些正常温度和升温水箱中的珊瑚。

大约一个月后,未经处理的受压珊瑚已经白化成骨架。但那些接受了微生物鸡尾酒处理的珊瑚则茁壮成长。它们比未经处理的珊瑚更能抵御致病细菌,并且没有发生白化,而是基本保持了它们原有的鲜艳色彩。此外,处理过的珊瑚上的微生物组合发生了变化,表明一些引入的益生菌已经长期定居。

其他海洋生物学家将 Peixoto 的研究视为未来在天然珊瑚礁进行试验的敲门砖。来自英国德比大学的水生生物学家 Michael Sweet 表示,这个巴西团队“清楚地证明了这个概念是可行的,这是一项了不起的突破。”俄勒冈州立大学的海洋微生物学家 Rebecca Vega Thurber 表示同意,并赞扬 Peixoto 使用的大多数珊瑚礁的本土细菌物种:“她没有引入外来物质,而是增强了健康珊瑚的天然菌群。我认为这种方法非常独特。”

Vega Thurber 说,如果 Peixoto 的实验能够大规模复制,那么它就为全球珊瑚礁保护提供了一种可行的策略。然而,这种策略并非没有风险。将大量微生物引入珊瑚礁可能会对生态系统产生意想不到的影响,即使这些微生物物种在那里自然存在。但 Vega Thurber 认为,全球珊瑚礁的严峻形势足以证明这种积极干预的合理性。“有没有风险?”她问道。“也许有。但考虑到珊瑚礁的毁灭性现状,这种风险或许是值得的。”

Peixoto 本人正全力推进。她和她的团队希望在未来一年内开始在天然珊瑚礁上进行微生物试验,同时也在完善可以广泛部署的定制微生物鸡尾酒。“我们正在努力开发至少两到三种微生物组合,以覆盖大多数珊瑚礁,”她说。

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她的任务比以往任何时候都更加紧迫:最近一次在巴西海岸潜水时,Peixoto 和她的同事们惊恐地浮出水面,看到大片大片的珊瑚死亡。她希望有一天,她能帮助将那些令人不安的、白化的骨架变成充满活力的彩色堡垒。


[本文最初以“珊瑚礁救援”为题刊登。]

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