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。
按照“乙类乙管”要求救治病人******
国务院联防联控机制1月9日就第十版诊疗方案有关情况举行发布会,国家卫健委医疗应急司司长郭燕红表示,诊疗方案是指导临床医务人员对新冠病毒感染者进行诊断治疗的专业性和技术性规范,确保临床治疗的同质化水平,保证诊疗效果。第十版诊疗方案的核心理念就是对新冠病毒感染按照常规“乙类乙管”的传染病管理方式进行病人管理和救治。
临床救治强化关口前移
第十版诊疗方案颁布实施以后,引起了社会广泛关注。对此,郭燕红介绍,第十版诊疗方案主要对以下内容进行了调整:一是在收治措施方面,不再要求病例进行集中隔离治疗。新冠病毒感染者可以根据病情需要,选择居家治疗或者到医疗机构就诊,各级各类医疗机构都可以接诊新冠病毒感染的患者。二是在出院标准方面,不再要求对核酸进行检测。临床医生可以根据患者的疾病诊治要求,特别是基础病情况和临床症状等,对其进行综合研判后决定是否出院。
“在临床救治方面,一是强化关口前移,对于轻症病例也要早期介入,特别是对一些高龄、合并基础性疾病的患者,更要加强关口前移措施的应用。二是进一步规范重症患者的诊疗,完善了相关预警指标。三是坚持中西医结合。四是强化了新冠病毒感染与基础性疾病共治的理念。”郭燕红介绍,在诊断标准上,将新冠病毒的抗原检测阳性纳入诊断标准,主要考虑是抗原检测对病毒载量高的感染者有非常好的检测灵敏度。同时,抗原检测非常方便,简单易行,方便感染者在家里进行自测。
郭燕红特别提醒,从感染者的角度,即便不做核酸,出院以后也要注意做好个人防护,居家观察,以不参加社会面活动为妥。
进一步优化“临床分型”
第十版诊疗方案中取消了普通型,增加了中型,为何做出这样的改变?郭燕红指出,从疾病的临床表现来看,普通型一般是代表了疾病最常见、典型的表现。目前流行的奥密克戎变异株,病毒的致病力逐渐减弱,而且疾病的临床特点也发生了比较明显的变化。大多数感染者是上呼吸道感染,发生肺炎的比例大幅度降低。因此取消了普通型,增加了中型。
她介绍,中型的定义是持续高热大于3天,在静息状态下吸空气的指氧饱和度要大于93%,影像学可见特征性的新冠病毒感染肺炎表现,但是它比重型,也就是氧饱和度小于93%的程度要轻。
第十版诊疗方案规定,根据感染者病情的严重程度,分为轻型、中型、重型和危重型。“这样更加符合临床实际,有利于医务人员对患者的病情进行综合研判,并给予综合的治疗措施。”郭燕红表示。
那么,对新冠病毒治疗的重症病例如何分类呢?北京大学第一医院感染疾病科主任王贵强介绍,第十版诊疗方案明确,将新冠病毒感染的重症病例定义为由新冠病毒感染导致的肺炎为主要表现的重症病例;基础病加重、诱发基础病等,作为基础病或其他疾病导致的重症病例。
王贵强表示,针对新冠病毒感染肺炎导致的重症,强调呼吸支持,包括早期的氧疗、俯卧位、气道管理等。同时,重视非呼吸衰竭导致的重症病例,包括基础病的综合救治。
中医治疗对重型、危重型增加随症用药方法
“对新冠病毒感染实施‘乙类乙管’后,中医治疗部分也按照这个要求进行了调整。”国家中医药管理局医政司司长贾忠武指出,一是保持了延续性。当前新冠病毒感染的中医的核心病机并没有发生变化,仍属于中医“疫”病,因此保留了九版方案经过临床检验行之有效的主要内容。二是体现了针对性。当前新冠病毒感染患者多数表现为上呼吸道感染,部分患者有肺部感染的症状,一些恢复期的患者有咳嗽症状比较明显的特点,对此,方案分别增加了“疫毒束表证”“阳气虚衰,疫毒侵肺证”“寒饮郁肺证”内容,以更好地满足临床救治的需求。三是增强了实用性。重型、危重型部分增加了随症用药方法,这在九版方案中是没有的,总结出多种临床常见的症状并提出了具体方药,方便临床医生特别是非中医专业的临床医生参考使用。
针对一些公众反映核酸以及抗原转阴以后仍然有遗留症状的情况,北京中医医院院长刘清泉介绍,第十版方案非常关注核酸转阴后康复的治疗,根据奥密克戎变异株的临床特征,提出了三种状态的治疗方案:一种是针对感染后出现的乏力,同时又伴有脾胃虚弱,中药推荐用经典的六君子汤来治疗;第二种是乏力的情况下,同时容易出汗、心慌、胸闷,推荐沙参麦门冬汤、竹叶石膏汤进行治疗,能很好地缓解症状;第三种是针对咳嗽、痰少、嗓子不舒服,甚至有堵塞的感觉,推荐射干麻黄汤作为代表方进行治疗。此外,还可采用针灸以及推拿的治疗方法。(记者 金振娅)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)