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。
新冠康复后出现咳嗽怎么处理?该如何注意饮食健康?******
康复期如何快速恢复健康
感染新冠病毒康复后出现咳嗽怎么处理?该如何注意饮食健康?如何科学进行锻炼?康复后多久可以献血?国务院联防联控机制组织专家进行解答。
清淡饮食,注意补充蛋白质
“绝大部分人感染新冠病毒7至10天后就进入了康复状态,抗原检测和核酸检测结果都转阴了,但可能遗留一些症状,最多的是咳嗽和嗓子不舒服。”北京中医医院院长刘清泉说,康复期是指核酸检测结果转阴后的7至10天。进入康复期,首先精神上要保持高昂的斗志。有了精气神,身体状态就能快速恢复。
康复期不能大补,也不能大吃大喝。有一部分人感染期间吃饭、睡觉都受到影响,加之冬天到来,觉得需要补一补。刘清泉表示,这种观点是不正确的。从中医角度看,康复后大补对身体不利,容易出问题。大吃大喝对身体的康复也不利,甚至出现“食复”,即不正确吃东西导致疾病复发,比如出现发烧的症状,尤其是青少年更容易出现“食复”。不要大吃大喝,特别是不要吃油腻和肥甘厚味的食物,要清淡饮食,可以每天吃一两个鸡蛋、喝牛奶或者喝粥,多吃蔬菜水果,保证体力恢复。
康复期需适当加强营养。北京大学人民医院感染科主任高燕说,感染者退烧了,食欲会逐渐恢复,因此可以逐渐恢复到正常饮食状态。要加强蛋白质的摄入,因为人体细胞的功能和各个脏器的功能都非常依赖蛋白质,加强蛋白质营养摄入有利于康复。
“康复期会出现咳嗽的症状,没必要用太多药物治疗,可以用一些食疗的方法。”刘清泉说,可以煮点梨汤喝,最好不要放糖,保持梨的自然甜味就可以。按照中医理论,如果咳嗽痰多,煮梨的时候,可以放几粒川贝,喝汤后可以缓解症状;如果痰是白色的,不是特别多,吐出来困难的话,可以放几粒花椒,有利于促进呼吸道修复。
不剧烈运动,放缓生活和工作节奏
“康复期适量运动有利于康复,但不能剧烈运动。”刘清泉说,剧烈运动不但不能促进身体恢复,还可能出现其他问题。一定要根据自己的病情和身体状况做康复运动。可以做一些比较缓和的运动,如八段锦、太极拳等,有利于气血经络运行通畅,正气恢复。运动量不超过自己平时的1/3,之后逐渐增加。
“中青年人在康复期如果有明显的咳嗽、咽痛症状,不要急于锻炼。”高燕说,康复期并不影响中青年人复工复产,但不建议参加高强度的健身运动。康复期间要注意休息,加强营养,促进身体恢复到正常状态。
“60岁以上的老年人康复期不应进行高强度健身运动。”高燕说,老年人本身患有糖尿病、高血压、冠心病等慢性病,平时有锻炼的习惯,感染新冠病毒后康复速度慢,抗原检测虽然转阴了,但呼吸道症状还会持续,如果恢复到平时的锻炼水平,可能不利于康复。
“康复期,生活和工作节奏可以稍微放缓。”刘清泉说,康复期要注意工作节奏,不要想着用几天时间补回感染后落下的工作,最好不要熬夜加班。
康复后参加献血是安全的
“献血不会影响献血者身体健康。”北京市红十字血液中心副主任技师郭瑾说,世界卫生组织认为,人体献血量不超过身体总血量的13%是安全的。例如一个50公斤的健康成年人,体内总血量大约为总体重的8%约4000毫升,如果献血400毫升,只占身体总血量的10%,是比较安全的。人体献血后,生理上有代偿和调节机制,失去的血液会有造血器官将血液补充到血管里,血量会很快恢复正常,维持身体正常的循环血容量。血站都加强了防疫工作,参加献血不会增加感染新冠病毒的风险。
感染新冠病毒后,什么情况下可以参加献血?郭瑾表示,轻型和普通感染者,发热、流鼻涕、鼻塞、咳嗽等上呼吸道症状消失后满7天,同时最后一次抗原检测或核酸检测阳性后7天才可以献血。目前,这与国际上大部分国家在新冠感染康复后参加献血的条件一致。症状消失后,经过7天的康复,身体处于健康状态,参加献血对身体健康没有危害和影响。如果感染者症状比较严重,出现了重症或危重症,康复出院后6个月才能参加献血。
郭瑾说,目前各个血站也加强了管理。如果是康复后参加献血,医护人员会详细了解献血者身体状态,对健康进行综合判断,确保献血者处于身体完全健康的状态下献血,同时也保障血液的安全。
本报记者 申少铁
(文图:赵筱尘 巫邓炎)