在世界最高塔楼的附近，在巨大的沙丘阴影下，来自世界各地的海洋生物学家争先恐后地登上了一艘船，前往参观波斯湾的一些珊瑚礁。
阿拉伯联合酋长国（阿联酋）海岸附近的海水可能混浊，珊瑚礁多样性仅为印度洋或大堡礁的10%。但研究人员前来寻找更珍贵的东西：有朝一日可能帮助世界各地珊瑚礁在全球变暖的冲击下生存的线索。
温带气候中的大多数珊瑚礁只能承受高达 29 摄氏度的温度，超过这个温度就会发生白化——在这个过程中，珊瑚会排出生活在其组织中的共生藻，导致它们变白，并增加其对疾病和死亡的脆弱性。然而，波斯湾珊瑚礁中的珊瑚通常能够耐受夏季高达 36 摄氏度和冬季低至 13 摄氏度的温度。“这些温度超过了我们预计在下个世纪全球热带地区任何地方会出现的温度，”纽约大学阿联酋分校的海洋生物学家约翰·伯特说，他在 2012 年领导了珊瑚礁之旅。伯特还帮助在纽约大学组织了 2 月份关于波斯湾珊瑚礁的国际会议，汇集了 250 名科学家。波斯湾珊瑚“带来了希望”，他说。它们使用的一些遗传机制可能有助于其他珊瑚在这些极端温度下生存。
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长期以来，珊瑚礁一直遭受广泛的污染、过度捕捞和沿海开发的破坏，在全球许多地区，其覆盖率下降了多达 50%。然而，大多数科学家认为，气候变化是未来最大的威胁。水温升高和相关的海洋酸化引发了更多、更大的白化事件，使珊瑚更难钙化，从而生长和繁荣。就在本月，美国国家海洋和大气管理局警告称，由于水温升高，2015 年可能会发生全球性白化事件——这是过去二十年来的第三次。
科学家认为，到 2040 年，大多数珊瑚礁将受到威胁。传统观点一直认为，珊瑚及其虫黄藻（也称为共生体的单细胞藻类，生活在珊瑚组织内部）的基因变化速度太慢，无法跟上变暖的速度，据一些说法，到 2100 年，变暖幅度可能从 2 华氏度到 11.5 华氏度（1.1 到 6.4 摄氏度）不等。
然而，海湾和其他地方的科学家正在挑战这一观点，他们表明，珊瑚礁可以比以前认为的更快地从白化事件中恢复过来，并且可能能够在相对较短的时间内获得耐热共生体。“珊瑚的情况并非一片黯淡，”迈阿密大学的海洋生物学家安德鲁·贝克说。他 2004 年发表在《自然》杂志上的论文是最早报道耐热共生体（称为 D 进化枝）在海湾地区普遍存在，但在肯尼亚、毛里求斯和巴拿马等受气候变化影响的温带地区也以较低数量存在。进化枝是各种共生体的基因分组。贝克和其他人花费了过去十年左右的时间来确定珊瑚应对较高温度的机制。珊瑚“拥有一系列的反应，”他说。“问题一直是，好吧，这些反应能多快出现？我认为我们现在逐渐认识到，实际上，在某些情况下，这些机制可以非常迅速地出现，在几年内。”（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
在贝克工作的基础上，伯特、南安普顿大学生物海洋学教授约尔格·维登曼以及其他几位同事在过去三年中一直在调查阿联酋和阿曼海岸、通过霍尔木兹海峡进入阿拉伯海的珊瑚礁点，以了解珊瑚群落及其寄主的虫黄藻。研究人员使用基因分析表明，脑珊瑚Platygyra daedalea及其虫黄藻的热耐受性似乎是波斯湾独有的。在上周《自然科学报告》杂志上发表的一篇论文中，维登曼、伯特和其他几位研究人员描述了他们如何使用四个基因标记来确定这种藻类确实是科学界的新物种。他们将其命名为Symbiodinium thermophilum，以表彰其承受波斯湾异常高温的能力。
研究人员证实，这种新生物是波斯湾全年最普遍存在的共生体，它可能已经适应在海湾恶劣的条件下发挥新的作用。维登曼说，问题是Symbiodinium thermophilum是在相对孤立的海湾水域（只有大约 15,000 年的历史）中进化出其耐热特性的，还是由海湾以外的洋流带入，并经历了“选择过程”而存活下来的。维登曼说，“如果它们不是在海湾中进化出来的，那么它们一定以少量存在于世界其他地方的种群中。这将是好消息，因为这意味着其他地方的珊瑚可能拥有这些耐受性强的个体。”
如果共生体存在于其他地方，那么理论上，面临白化的珊瑚可以在温度升高时“开启”它们。为了验证这一理论，贝克在他的佛罗里达实验室中反复对大星珊瑚 (Montastraea cavernosa) 进行白化处理，并让它们恢复。在去年发表在《全球变化生物学》杂志上的一篇论文中，贝克及其同事发现，在白化之前，珊瑚含有不耐热的共生体。但之后，它们主要由耐热的 D1a 进化枝组成。这些经过改造的珊瑚可以承受比以前高 2 摄氏度的温度。“从某种意义上说，这 2 摄氏度当然是个好消息，因为它将弥补或可能弥补我们预计在本世纪看到的某些变暖，”贝克说。“但我认为不利的一面是，我们预测许多珊瑚礁环境的升温幅度将超过 2 摄氏度。因此，珊瑚是否能够继续应对不断升高的温度，或者这是否只是一种权宜之计，仍然是一个悬而未决的问题。”
批评人士认为，认为多样化且复杂的珊瑚群落的任何单一组成部分都能提供拯救它们的灵丹妙药是幼稚的。而且由于海湾的多样性非常有限，季节性极端，一些专家认为，科学家最好在坦桑尼亚和马达加斯加之间的莫桑比克海峡等更温和的地区寻找答案，这些地区已被证明对极端白化事件具有弹性。野生动物保护协会的高级保护动物学家蒂姆·麦克拉纳汉解释说，世界大部分地区的海洋看起来不像阿拉伯海，他研究的是西印度洋的珊瑚礁。“大多数热带地区具有不同的海洋学和不同的气象或气候环境，”他说。关于耐热共生体的基因工作很有趣，“但这更多的是一种好奇心，而不是对未来的类比。我不认为未来会看起来像阿拉伯海，”他补充道。
世界顶级珊瑚礁专家之一、澳大利亚昆士兰大学全球变化研究所所长奥夫·霍格-古尔德伯格表示，波斯湾的工作很有趣，因为它表明“进化可以产生适应高温极端的珊瑚”。但他指出，希望热耐受性能够为温带气候中的珊瑚礁带来希望是“错位的”。对于“珊瑚等长寿命生物”而言，进化太慢了。霍格-古尔德伯格在一封电子邮件采访中写道，“其他预测，例如将其共生体换成更耐热的品种，尚未得到研究的证实。”他补充说，预测存在缺陷，因为需要进化的不仅仅是共生体。“需要快速适应不断变化的海水温度的是宿主和共生体的结合，”他写道。这些疑虑并没有丝毫减弱人们对在未来保护策略中使用波斯湾珊瑚礁或在那里发现的基因的热情。
在波斯湾珊瑚礁工作了 20 年的佛罗里达州新星东南大学海洋中心的教授伯恩哈德·里格尔呼吁将珊瑚转移到印度-太平洋地区，“通过与当地遗传物质杂交，将热适应性引入到很快就需要这种适应性的地区。”其他人则谈到将海湾珊瑚与温带气候中的珊瑚杂交。贝克希望考虑用耐热共生体接种苗圃中的珊瑚，然后在有风险的区域重新播种。
没有人怀疑这些策略存在内在风险——它们成本高昂，可能会引入入侵物种和疾病。而且，重新引入的珊瑚甚至可能无法适应新的环境条件。但澳大利亚海洋科学研究所的玛德琳·范·奥本以及其他几位专家在 2 月 2 日的《美国国家科学院院刊》上辩称，现在是时候考虑人为辅助进化措施的可行性了，例如选择性育种以增强抗逆性或杂交不同种群以进行恢复。“当我第一次开始谈论它时，人们会说，‘哦，天哪，这永远行不通。你永远无法以所需的规模做到这一点，’”范·奥本写道。“人们仍然有这些担忧，但他们可以看到，开发工具并评估实际可行性非常重要。”