科學家破解深海珊瑚發光之謎

在深海珊瑚中發現的一種蛋白質可以幫助生物體在低光的棲息地進行光合作用。

圖片來源：E. Smith

本報訊研究人員已經找到了深海珊瑚發出奇異光芒的原因——幫助它們的藻類進行光合作用。

科學家早就知道，在淺水中，這種生物體會發出綠光，而這是通過將熒光蛋白質作為一種「防晒霜」所形成的。這些蛋白質能夠吸收有害的紫外線並重新釋放出綠光，同時保護與它們共生的藻類——這些藻類通過光合作用提供了珊瑚生長所需的大部分能量。

2015年，一個由英國南安普敦大學Jorg Wiedenmann領導的研究團隊發現，棲息在海洋深處的珊瑚也會發出熒光，這一次是一些鮮艷的黃色、橙色和紅色光線的集合。其中一些生物生活在水下165米的深處，只有很少的陽光能夠照射到這裡，並且大部分光線位於光譜的藍色區域。因此，研究人員懷疑這些珊瑚發光可能另有原因。

現在，Wiedenmann認為他的團隊已經找到了答案——深海珊瑚利用一種熒光蛋白最大限度地製造少量光線以供棲息在這裡的藻類進行光合作用。換句話說，深海珊瑚和它們的淺海親戚出於相反的原因而發出了熒光。

研究表明，藍光對於光合作用更有用，但紅光更能穿透到珊瑚的組織中。因此，珊瑚使用一種紅色的熒光蛋白將藍光轉換成橘紅色光的波長。這就意味著此類光線能夠接觸到更多的生物體共生藻類，從而幫助珊瑚通過光合作用生成儘可能多的養分以供生存。科學家的這一研究成果日前發表在英國《皇家學會學報B》上。

Wiedenmann指出：「為了對自身至關重要的光合作用夥伴的利益，珊瑚需要特殊的功能來調節這些低光照度的生活。」他說，這一發現「顯示了珊瑚和它們的海藻伴侶之間的共生關係是多麼的複雜」。

當前，由於海水溫度上升引發的一系列白化事件，研究人員非常擔心全球珊瑚的命運。一些海洋科學家認為，壓力下的淺水珊瑚可以適應並在更深的水域中尋求庇護。

然而Wiedenmann認為，這項研究表明，淺水珊瑚表達的蛋白質色素與其深水親戚所表達的蛋白質在「生物化學和光學上是不同的」。「它們當中沒有多少珊瑚有能力逃到更深的水域。」Wiedenmann說，「我們需要確保淺水裡的珊瑚能夠適合那裡的環境。」

研究表明，當溫度較高的海水導致珊瑚礁排出名為蟲黃藻的共生藻類時，白化現象便發生了。而蟲黃藻能夠利用光合作用產生自己及其寄主所需的養分。失去彩色藻類的珊瑚逐漸變為白色，也就是人們所說的白化。一旦海水的溫度在幾天或幾周內下降，這些共生藻類還會回來。然而如果白化現象持續下去，等待珊瑚礁的便只有死亡。

研究人員預測，如果二氧化碳排放量繼續上升，白化事件的間隔將越來越短。然而即使二氧化碳排放受到限制，珊瑚礁仍將面臨來自氣候變化的挑戰。《巴黎協定》設定的目標是將全球平均增溫水平控制在不高於工業化前水平2攝氏度的範圍內，同時呼籲努力將升溫控制在1.5攝氏度範圍內。之前的研究表明，任何增溫大於1.5攝氏度的情況都有可能導致絕大多數珊瑚礁的嚴重退化。不過，限制大氣溫度的上升至少會留給珊瑚礁一些時間去適應。

目前全球正處於一個非同尋常的長期厄爾尼諾過程中，這種氣候現象能夠加熱赤道太平洋海域，進而影響全球天氣。如今在全球變暖的驅動下，厄爾尼諾現象一直在促使全球的珊瑚礁進入危險區域。

研究人員指出，目前在全球所有近海海域，珊瑚礁的健康水平每況愈下。之前的全球性研究已然表明，主要的珊瑚礁系統正在更加緩慢地鈣化，此舉旨在建立它們的石質骨骼。其中一項研究顯示，澳大利亞沿岸大堡礁的生長速度在過去30年中下降了40%。（趙熙熙）

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