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。
【网络强国这十年】微步在线薛锋:创业维艰,创新更艰******
【网络强国这十年——创业心得篇】
随着云计算、大数据和虚拟化技术的不断涌现,数字化转型推动全球云市场井喷式发展。然而,在数字化转型不断深入带来业务场景的多样化的同时,云端服务背后也存在各类安全问题。威胁情报防范作为保障信息数据的重要一环,扮演着信息产业“把关人”的角色。
近日,微步在线创始人、CEO薛锋做客光明网“网络强国这十年”专栏,畅谈创业经历,讲述创业初心与选择,并对当下网络安全行业创业者的发展方向给出建议。
瞄准行业需求,专精“威胁情报”
微步在线成立于2015年,是我国最早一批关注互联网威胁情报的企业。薛锋表示,2014年大众创业、万众创新的社会氛围浓厚,作为偏技术管理型的工作者,自己对网络安全行业有一定理解和洞察,看到威胁情报技术极有可能成为使网络安全技术发生变革的节点,便决定创业。
薛锋说,相比创业维艰,他觉得创新更为艰难。在创业过程中,无论是做一个新的商业模式,还是推广新产品给客户传递新价值,都承载着教育市场推广的新理念,需要经历很长的周期,这个过程可以说很契合“创业维艰,创新更艰”理念。
对于选择威胁情报作为创业细分赛道,薛锋表示,与传统的安全防御不同,威胁情报防范的核心在于主动“出击”,这基于一种全新的网络安全认知理念:通过大数据分析,可以有效预判危机并且进行主动防御。即从不计其数的报警信息中筛查,提前获取攻击者的攻击工具、攻击途径、攻击意图等信息,精准找出威胁所在,从而响应并把损失降到最低。这也就要求借助AI、大数据、云计算等新型技术,进行海量数据存储计算。而在微步创立之初,这些技术已经趋于成熟,微步正是发现了威胁情报的可能性,确定其为切入点,开拓创新,期待为行业带来一些变革性的技术。
“云化”服务体系,聚焦新安全探索
作为国内新兴网络安全公司,微步在线长期植根于威胁检测领域,积累了强大的威胁情报和威胁检测分析能力,研发了基于流量和终端的“云+流量+端点”全方位威胁检测响应产品矩阵,帮助企业建立全方位的威胁监控体系,持续为客户提供专业的技术、产品和服务。
针对当下网络安全行业中,威胁端和需求端同步变化,“新安全”业态应运而生,微步在线聚焦技术提升和产品服务,进行了一系列新探索。
“过去上网都会用到DNS服务做域名解析,在此过程中,就可能有钓鱼网站、木马等的威胁存在,而微步创新使用云化的交付方式,便捷用户体验。”薛锋表示,这种云化交付、按年订阅、重视实战效果的方式,能以较低的成本帮用户持续解决安全困扰问题。这种云化的创新服务,不仅是国内首家,也深受用户欢迎。
薛锋介绍,目前大概有几千家单位通过这种云化方式,基本上实现“分钟级”就能使用微步的服务,大大区别于传统网络安全终端不易移动、时间成本高的特点。
不是“一劳永逸”,而是“日日常新”
当今世界百年未有之大变局加速演进,我国所面临的传统安全与网络安全威胁交织,网络空间对抗已成为大国博弈的常态化手段,筑牢网络安全防线已成为维护国家安全和社会稳定的关键。
党的二十大报告指出,要健全国家安全体系,完善国家安全法治体系、战略体系、政策体系、风险监测预警体系、国家应急管理体系,构建全域联动、立体高效的国家安全防护体系。
薛锋表示,作为数字时代网络安全技术创新型企业、网络威胁发现和响应的领军者,团队将结合自身优势,落实党的二十大报告要求,建立全面的风险监测预警体系,不断扩展,努力应用于国家网络安全关键信息基础设施上,同时坚持守正创新。
当下,网络安全行业内基础设施和客户需求都在发生变化,这就要求行业内各类企业持续不断开拓创新,在此过程中,要认识到网络安全并不是“一劳永逸”,而是“日日常新”,这样才能做到“知己知彼、百战百胜”。
“我一直觉得,网络安全行业其实非常像医疗行业,医疗行业应对的是现实世界中存在的生物病毒体,而网络安全行业其实应对的是网络世界中的黑客或病毒。”谈及未来规划,薛锋表示,下一步,微步在线将继续沿着精准及时发现多样化网络威胁、帮助用户做出积极响应的大方向,健全风险监测预警体系,深化“客户成功”概念,助力构建网络空间命运共同体。
监制:张宁 李政葳
采访:雷渺鑫 李飞
拍摄/后期:雷渺鑫
(文图:赵筱尘 巫邓炎)