海洋变暖影响新孵化小丑鱼的生长、代谢率和基因活性

海洋变暖影响新孵化小丑鱼的生长、代谢率和基因活性。Credit: OIST

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Okinawa Institute of Science and Technology）：最近发表在《总体环境科学》上的一项新研究表明，未来的海洋变暖和海洋热浪可能会影响小丑鱼早期生命阶段的生长和发育。

来自冲绳科学技术研究所(OIST)的一组海洋生物学家在28°C或31°C的水温下人工饲养了这种标志性的珊瑚鱼。28°C的水温代表了冲绳目前夏季的海水温度，而在当今的海洋热浪中，温度达到了31°C，这与IPCC预测的到2100年气温升高3°C的情况相符。

科学家们对小丑鱼眼鱼孵化后的20天进行了研究，这是一个关键的发育时期，但在气候变化方面研究不足。他们发现，在更温暖的温度下，幼虫生长更快，代谢率更高，某些基因的活性也发生了变化。

“大多数气候变化研究都专注于成年或幼年小丑鱼，”第一作者、OIST海洋气候变化部门的博士生比利·摩尔说，该部门由蒂莫西·拉瓦西教授领导。“通过关注幼虫阶段，我们可以更全面地了解小丑鱼如何受到海洋变暖和气候变化的影响。”

在最初的20天里，小丑鱼会经历七个发育阶段，在野外，这些阶段的特征是位置和行为的明显变化。孵化后，小丑鱼的幼体立即被带离它们的家园珊瑚礁，进入开阔的海洋。大约10天后，小丑鱼到达第四阶段，这是蜕变发生的时候，鱼开始发展它们标志性的橙白色。大约在第14天，小丑鱼，现在处于发育的第五阶段，找到一个新的珊瑚礁，在第六阶段，找到并定居在一个海葵宿主中。

随着小丑鱼幼体发育成幼鱼，它们会经历七个发育阶段(图中只显示了第二至第七阶段)。在31℃下饲养的小丑鱼比在28℃下饲养的小丑鱼生长发育更快，达到每个发育阶段的天数更短。Credit: OIST

在这项研究中，科学家们在20天的时间里对小丑鱼的幼虫进行了成像和测量，以确定它们的幼虫阶段，并进行试验以调查新陈代谢。该研究小组发现，在31℃下饲养的幼虫比在28℃下饲养的幼虫提前约两天达到发育里程碑，如变态。他们还发现，幼虫的平均代谢率更高，可能推动了更快的生长率。

然而，预测更快的发展如何影响未来变暖下小丑鱼的生存是非常困难的。

摩尔解释说:“一方面，由于捕食，大多数小丑鱼无法度过幼虫期，因此缩短这一时间可以增加它们存活和定居的机会。另一方面，更快的发育可能意味着小丑鱼分散到新的珊瑚礁的效率更低，幼虫可能无法摄入足够的食物来满足他们增加的能量需求。”

研究小组还调查了小丑鱼基因在每个发育阶段的活动。

“总的来说，我们看到了对变暖非常强烈的分子反应，”摩尔说。"在每个阶段，超过450个基因的活性或者增加或者减少。"

在发育的所有阶段，至少有450个基因的活性发生了变化。第三阶段和第六阶段的小丑鱼幼虫表现出最极端的差异，超过3000个基因的活性发生了变化。这两个阶段对发育非常重要，第三阶段发生在变态开始之前，第六阶段是小丑鱼定居在海葵上的时期。Credit: OIST

当研究人员研究改变活性的基因的功能时，他们发现在31℃下饲养的小丑鱼中，与热应激相关的基因从最早的发育阶段就更加活跃。

在第七阶段，研究人员还发现参与神经传递的基因活性下降，这意味着气温上升可能会导致小丑鱼行为的变化。

研究人员还发现证据表明，在温暖的温度下饲养小丑鱼会改变小丑鱼的表观基因组。摩尔解释说，表观基因组指的是跨基因组的化学改变，或者直接针对DNA，或者针对与DNA相关的蛋白质。这些被称为表观遗传修饰的化学变化会影响DNA如何被包装到染色体中，从而决定基因的活跃程度。

在28℃下饲养的小丑鱼中，参与表观遗传修饰的基因在第三和第六阶段非常活跃。然而，在31℃下饲养的小丑鱼中，研究小组没有观察到同样的活性，这表明这些表观遗传修饰可能在更高的温度下减少。

“我们现在开始进行实验，研究在31℃和28℃下饲养的小丑鱼之间的表观基因组有何不同。这可能具有非常重要的意义，因为发育早期阶段形成的表观遗传变化会影响个体在成年生活中对环境变化和压力的反应，”摩尔说。