我們的研究小組培育出了能夠更好地抵禦海洋熱浪的珊瑚。我們的工作現已發表在自然通訊，表明即使在一代人內也有可能提高珊瑚的耐熱性。
我們使用選擇性育種來做到這一點：人類使用了數千年的技術來培育具有理想特性的動植物。選擇性育種是人類如何將像狼一樣的狗變成聖伯納犬、吉娃娃犬和之間的一切.
現在，選擇性育種被視為自然保護的一種工具，特別是珊瑚礁。 Coralassist 實驗室（我們所屬）和帕勞國際珊瑚礁中心一直致力於珊瑚熱浪生存的專門研究。我們的最新成果是七年工作的結晶。
海洋熱浪引發大規模珊瑚白化和死亡，2023-2024年被宣佈為第四次全球大規模白化事件。輔助進化方法——比如選擇性育種——旨在促進自然適應，為珊瑚在環境下生存贏得時間。.
然而，與未來預計的海洋熱浪強度相比，我們選擇性培育的珊瑚的耐熱性改善幅度不大。雖然選擇性育種是可行的，但它可能不是萬能的。我們仍然需要通過減少溫室氣體排放來解決大規模珊瑚白化的原因，以減輕氣候變暖，並為輔助進化計劃提供生效的時間。
如何培育耐熱珊瑚
第一步是確定珊瑚礁上許多潛在母體珊瑚的耐熱性。然後，我們選擇特定的個體來培育兩個獨立的後代家族，根據高耐熱性或低耐熱性進行選擇。我們將這些後代飼養了三到四年，直到它們達到生殖成熟，然後測試它們的耐熱性。
我們針對兩種不同的性狀進行了選擇性育種試驗，要么是對短期強烈熱暴露的耐受性（溫度比正常水平高出 3.5°C，持續十天），要么是不太強烈但長期暴露在更典型的自然海洋熱浪中（一個月比平均溫度高出 2.5°C）。這使我們能夠估計每個性狀的遺傳力、對選擇性育種的反應以及這兩個性狀是否具有共同的遺傳基礎。
選擇具有高耐熱性而不是低耐熱性的父母可以增強其成年後代對這兩種測試性狀的耐受性。
遺傳力在 0 到 1 的範圍內大約為 0.2 到 0.3，這意味著後代耐熱性的變異大約有四分之一是由於從父母傳遞的基因造成的。換句話說，這些性狀具有自然和人工選擇可以發揮作用的實質性遺傳基礎。
我們根據以下方面來衡量累積熱應激和耐受性度-加熱週（°C-週），它反映了天氣的熱度和持續時間。鑑於這些特定珊瑚中發現的性狀變異性，理論上耐熱性可以在一代內每週提高約 1°C。
然而，即使這種程度的增強也可能不足以跟上更加強烈的熱浪。根據氣候行動，預計未來幾十年熱浪的強度將增加約3°C-每十年周，比我們研究中實現的增強更快。
有趣的是，針對高而不是低的短期應激耐受性而選擇性培育的珊瑚在長期熱應激暴露下的生存能力並沒有更好。由於沒有檢測到遺傳相關性，這些特徵很可能是由獨立的基因組驅動的，而善於在短期劇烈熱應激中生存的珊瑚不一定最擅長在長期海洋熱浪中生存。
這將產生重要的影響，因為這樣的工作將受益於廉價而快速的測試，可以有效地識別耐熱菌落進行繁殖。然而，如果這些測試無法預測哪些珊瑚群能夠在長達一個月的熱浪中存活下來，那就構成了嚴峻的挑戰。
擴大選擇性育種
由於可以選擇性地培育珊瑚以提高耐熱性，因此下一步是在野外進行大規模試驗。這可能需要部署大量選擇性繁殖的珊瑚，可能是通過將珊瑚幼蟲直接播種在珊瑚礁上，或種植在水產養殖設施中飼養的珊瑚。
為了實現這一目標，外植的珊瑚必須能夠自我繁殖，並為野生種群基因庫做出貢獻。在非常大的範圍內進行這項工作將具有挑戰性，但可能沒有必要補充大面積的珊瑚覆蓋範圍。
相反，建立一個由較少的戰略性幼體生產中心組成的網絡可能就足夠了，其中包含高密度選擇性繁殖的珊瑚，以最大限度地提高受精成功率。這些中心將用於為其他珊瑚礁播種，並可以為有針對性的行動提供更多親魚。
仍然需要進行更多的研究和開發，許多關鍵問題仍未得到解答。需要移植多少珊瑚才能達到預期的效果？我們能否確保不存在可能危及人口的權衡（迄今為止的證據表明這不是一個大風險）？一旦添加到野外，我們如何避免所選性狀的稀釋？我們如何才能最大化對選擇的反應？
鑑於海洋變暖的速度，輔助進化的優化與實現他們需要盡快實現這一目標，才有機會獲得成功，即使只是小規模的成功。最重要的是，珊瑚礁的生存仍然取決於緊急的氣候行動。
利亞姆·薩蒙，氣候變化生態學與進化博士後研究員，紐卡斯爾大學;阿德里亞娜·胡馬內斯，紐卡斯爾大學珊瑚礁生態學博士後研究員，紐卡斯爾大學， 和詹姆斯·格斯特，《珊瑚礁生態學》讀者，紐卡斯爾大學
