氣候變化是導(dǎo)致生物多樣性喪失的重要驅(qū)動(dòng)因素，明晰氣候變化下珊瑚礁關(guān)鍵生物類群對(duì)環(huán)境的響應(yīng)模式，并探究物種的適應(yīng)演化機(jī)制，對(duì)珊瑚礁生物多樣性保護(hù)尤為重要。在珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)中，底棲生物與游泳生物類群是關(guān)鍵的群落結(jié)構(gòu)成員，具有重要的生態(tài)功能。

　　近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究團(tuán)隊(duì)，以典型珊瑚礁魚類—羊魚和珊瑚礁災(zāi)害物種長棘海星為研究對(duì)象，探究了礁棲羊魚的多維多樣性格局對(duì)氣候變化的響應(yīng)模式，并解析了長棘海星對(duì)珊瑚礁環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在本世紀(jì)末SSP2至4.5情景下，在北澳大利亞大陸架等生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)，羊魚的物種多樣性喪失較為嚴(yán)重，而高緯度地區(qū)的物種多樣性呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。這暗示了生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)對(duì)氣候變化的脆弱性，并意味著羊魚可能會(huì)遷徙到高緯度地區(qū)。相較于物種多樣性，功能多樣性和系統(tǒng)發(fā)育多樣性在印—太交匯區(qū)中部等地區(qū)的喪失更為嚴(yán)重，中國東海、南海等地區(qū)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，表明這些地區(qū)或具有較高的功能性狀多樣性和歷史進(jìn)化能力，能提供支持進(jìn)化和功能特征持續(xù)存在的關(guān)鍵棲息地，進(jìn)而成為避難所。

　　該研究聚焦珊瑚敵害物種防控問題，以南海珊瑚礁區(qū)域的長棘海星為對(duì)象，探究其適應(yīng)與演化規(guī)律。研究揭示了長棘海星基因組結(jié)構(gòu)演化特征，發(fā)現(xiàn)其基因座復(fù)制導(dǎo)致負(fù)責(zé)前列腺素轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白基因（SLCO家族）明顯擴(kuò)增。分析表明，SLCO基因擴(kuò)張時(shí)間與珊瑚繁茂時(shí)期相對(duì)應(yīng)，這從側(cè)面揭示了長棘海星對(duì)珊瑚分泌物中毒性前列腺素E2（PGE2）的適應(yīng)性進(jìn)化策略。結(jié)合棘皮動(dòng)物普遍缺乏內(nèi)源PGE2合成途徑的特征，研究推斷，長棘海星或通過感知并利用珊瑚來源的外源PGE2信號(hào)，激活骨骼形成相關(guān)基因調(diào)控通路，從而促進(jìn)棘刺與體型生長。

　　該研究在宏觀層面上探究了氣候變化下珊瑚礁物種多樣性變化規(guī)律，并從微觀層面揭示了珊瑚敵害物種適應(yīng)演化機(jī)制問題。相關(guān)工作為珊瑚礁生物多樣性保護(hù)提供了重要的理論支撐。

　　相關(guān)研究成果分別發(fā)表在npj Biopersity和Fundamental Research上。

長棘海星棘刺形成與PGE2耐受協(xié)同進(jìn)化