用「基改」對抗氣候變遷?科學家從DNA定序、選擇性培育著手 挽救瀕危物種

陸地生物

北加州的紅是地球上最高大、最古老的樹種之一,在數千年進化過程中倖存下來,如今因為猛烈的野火、頻繁的乾旱,以及人類大量砍伐,約95%的原始紅杉消失,大大降低了遺傳多樣性。 圖/美聯社
北加州的紅是地球上最高大、最古老的樹種之一,在數千年進化過程中倖存下來,如今因為猛烈的野火、頻繁的乾旱,以及人類大量砍伐,約95%的原始紅杉消失,大大降低了遺傳多樣性。 圖/美聯社

AI摘要

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科學家運用保育基因體學從DNA定序與選擇性培育著手,嘗試讓珊瑚、大葉藻與紅杉等物種追上氣候變遷,以挽救日益惡化的生態系。

氣候變遷正在迅速改變生物歷經數千年來優勝劣汰的自然進化,並且摧毀全球各地一些重要生態系統,海洋熱浪、破紀錄野火、沿岸開發更將這些地區的生態系統逼向極限。聯合國旗下的跨政府科學機構2019年報告即顯示,估計100萬個物種面臨滅絕,許多物種將在數十年內消失,主要肇因於棲息地遭破壞及汙染、過度利用自然資源等人類活動。現在,科學家們正致力從DNA著手,挽救生態。

美聯社報導,一門新興學科「保育基因體學」(Conservation Genomics)便是讓物種進化迎頭趕上環境變遷的關鍵。科學家會定序生物的完整基因藍圖,以識別具有適應乾旱、疾病、其他極端氣候的個體,然後利用其基因來修復生態。

珊瑚礁是首批應用基因定序的生態系之一。海洋熱浪導致珊瑚大規模白化,透過定序珊瑚及其體內的共生藻類,研究人員已經識別出一些能耐受更高溫度的珊瑚群落,並開始測試選擇性培育這些更具韌性的珊瑚,觀察是否能夠促進珊瑚礁恢復。

在南加州,研究人員正將此方法應用於大葉藻(eelgrass,或稱鰻草),它是魚類、螃蟹、浮游生物的棲息地,為候鳥提供食物,並將碳和甲烷這兩種溫室氣體封存在沿海沉積物中。然而水溫升高、大潮的頻率和強度增加,攪動沉積物並減少到達海底的光線,都不利於大葉藻生長。

不過,研究人員發現一種淺水大葉藻和深水大葉藻雜交品種的基因,能在低光照條件下保持更久的活躍狀態,科學家認為這可能有助於大葉藻在渾濁的水中有效進行光合作用。培育此品種主要仍處實驗階段,尚未在實地大規模實施。

北加州的紅杉林(redwood)亦面對氣候困境,這個地球上最高大、最古老的樹種之一,在進化過程中適應了頻繁的低強度野火,但如今的野火更猛烈、破壞性更強,加上乾旱頻繁,以及或許是最嚴重的影響:人類大量砍伐,約95%的原始紅杉被砍倒,大大降低了遺傳多樣性。根據研究,每英畝紅杉林的儲碳量遠超過任何其他樹種。

科學家已經定序紅杉基因組,但尚未確定哪些基因與耐旱性、溫度適應性有關。研究人員表示確認基因與性狀的關聯前,還需要更嚴謹的研究來證實,才能用於修復生態;由於資金有限,這項研究目前處於停滯狀態。

加州聖地牙哥密遜灣海底的鰻草(大葉藻)是魚類、螃蟹、浮游生物的棲息地,為候鳥提供食物,並能將碳和甲烷封存於海底。 圖/美聯社
加州聖地牙哥密遜灣海底的鰻草(大葉藻)是魚類、螃蟹、浮游生物的棲息地,為候鳥提供食物,並能將碳和甲烷封存於海底。 圖/美聯社

精華 FAQ

  • 保育基因體學是以完整DNA定序分析物種遺傳差異,找出較能適應乾旱、疾病或高溫等壓力的個體,再用其基因資訊協助保育與生態修復。

  • 研究人員先定序珊瑚與共生藻類,辨識可耐受較高水溫的群落,再嘗試選擇性培育較韌性的珊瑚,希望提升珊瑚礁在海洋熱浪下的恢復力。

  • 紅杉雖已完成基因組定序,但哪些基因與耐旱、耐熱相關仍未確定,需更嚴謹研究驗證;此外資金不足,使相關修復應用暫時停滯。


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