有史以来最大的数据集展示了珊瑚礁如何在气候变化中生存

与一百二百年前的探险类似，塔拉太平洋探险持续了两年多的时间。其目标是研究珊瑚的生命和生存条件。这艘船穿越了整个太平洋，收集了迄今为止在任何海洋系统中进行的最大的基因清单。该团队由来自8个国家的70名科学家组成，从所研究的100个珊瑚礁中采集了约58,000个样本。

第一批分析结果现已发表在《自然通讯》杂志上。这个关于珊瑚礁生态系统的有史以来最大的数据集是免费提供的，在未来的几年里，它将成为阐明珊瑚的生活条件并找到它们应对气候变化的方法的基础。

这次考察的重要初步结果表明，全球微生物多样性比之前想象的要高得多。环境对进化适应的影响是物种特异性的，珊瑚中的重要基因是重复的。

全球生物多样性比假设高十倍

珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富的海洋生态系统。虽然它们只覆盖了世界海洋的0.16%，但却是大约35%的已知海洋物种的家园。研究人员使用基于遗传标记的数据集发现，全球估计的所有细菌生物多样性都已包含在珊瑚礁的微生物中。

“我们完全低估了全球微生物的生物多样性，”康斯坦茨大学水生系统适应遗传学教授兼塔拉太平洋探险队的科学协调员克里斯蒂安·沃尔斯特拉(ChristianVoolstra)说。他说，目前对生物多样性的估计(大约500万个细菌)被低估了大约10倍。

环境对进化适应的影响是特定于物种的

研究的32个群岛充当天然实验室，提供广泛的环境条件，使科学家能够在大空间尺度上理清环境参数和遗传参数之间的关系。这导致了另一个重要发现：环境对珊瑚进化适应轨迹的影响是特定于物种的。为了确定这一点，研究人员首次检查了端粒，即作为遗传信息载体的染色体末端。

在人类中，端粒的长度在一生中会缩短。也就是说，随着细胞分裂次数的增加，表明生物年龄与端粒的长度密切相关。塔拉太平洋探险队的研究人员现在发现，抗压能力很强的珊瑚的端粒长度始终相同。“它们显然有一种机制来保持端粒的长度，”沃尔斯特拉总结道。

在对压力更敏感的珊瑚物种中，其寿命也较短，约为一百年，端粒长度与环境压力(例如温度波动)相关。“环境压力水平对机体恢复力的直接影响甚至可能对人类健康产生影响，”沃尔斯特拉说。

重要基因重复

塔拉太平洋探险队的研究数据表明，一些珊瑚物种的长寿可能还有另一个原因：某些基因的重复。许多重要的基因在基因组中多次出现。研究人员利用一种新的高分辨率技术对珊瑚基因组进行测序，从而确定了这一点。

这种称为长读长测序的技术不仅可以确定存在的基因组，还可以查看它们在基因组中的顺序。沃尔斯特拉表示，普遍存在的基因复制可能可以解释为什么珊瑚尽管暴露在浅水区的极端紫外线辐射下，仍能存活数千年。

以科考船命名的塔拉太平洋探险队将为未来几年的珊瑚礁生态系统多样性大规模分析提供材料。该计划的独特之处还在于，样本是在多个地点、历时数年收集的。研究人员以相同的方式检查了每个地点的珊瑚，这使得结果完全具有可比性。

整个数据收集均可免费访问

所有数据集均可公开访问，并通过随附的物理和化学测量进行充分描述，以将其作为科学资源提供给所有研究人员。

“这是独一无二的，”沃尔斯特拉说。“这是迄今为止收集到的关于珊瑚礁的最大数据集，并且完全开放获取。”我们的愿望是，这些数据收集将作为指导未来多年全球珊瑚礁研究的基础和清单。