CRISPR/Cas9揭示了参与珊瑚骨骼形成进化的关键基因

卡内基领导的新研究使用尖端的CRISPR/Cas9基因组编辑工具揭示了一个对石珊瑚构建珊瑚礁结构的能力至关重要的基因。这项研究可以为珊瑚保护和恢复工作提供信息。

　　

   

   

卡内基的菲利普·克利夫斯在澳大利亚大堡礁潜水。Cleves使用尖端的生物学技术来更好地了解珊瑚因气候变化而面临的风险

卡内基大学的Phillip Cleves领导的一项新研究使用尖端的CRISPR/Cas9基因组编辑工具，揭示了一种对石珊瑚构建珊瑚礁结构的能力至关重要的基因。该研究发表在《PNAS》上。

石珊瑚是海洋无脊椎动物，它们拥有巨大的骨骼，构成了珊瑚礁生态系统的基础。这些生物多样性热点地区是大约四分之一已知海洋物种的家园。

“珊瑚礁具有巨大的生态价值，”Cleves说。“但由于人类活动，它们正在减少。我们向空气中排放的碳污染既使海洋变暖，导致致命的漂白事件，又改变了海水的化学成分，导致海洋酸化，阻碍了珊瑚礁的生长。”

随着时间的推移，燃烧化石燃料释放到大气中的过量二氧化碳被吸收到海洋中，在那里它与水反应形成一种酸，对珊瑚、贝类和其他海洋生物具有腐蚀性。

石珊瑚很容易受到海洋酸化的影响，因为它们通过碳酸钙的增加来构建骨架，这一过程被称为钙化，随着周围海水pH值的降低，这一过程变得越来越困难。由于珊瑚骨架形成在构建珊瑚礁中的重要性，一个主要的研究重点是了解控制这一过程的基因以及它是如何在珊瑚中进化的。

几年来，Cleves的实验室一直在使用获得诺贝尔奖的CRISPR/Cas9技术来识别细胞和分子过程，这些过程可以帮助指导珊瑚的保护和恢复工作。例如，他们之前揭示了一种对珊瑚如何应对热应力至关重要的基因——这一信息可能有助于预测珊瑚将如何应对未来的白化事件。

现在，他的团队使用基因组编辑工具确定了一种名为SLC4γ的特定基因，这种基因是年轻珊瑚群落开始构建骨骼所必需的。它所编码的蛋白质负责将碳酸氢盐运送到细胞膜上。有趣的是，SLC4γ只存在于石珊瑚中，而不存在于它们的非骨骼形成亲属中。总之，这些结果表明，石珊瑚使用新的基因SLC4γ来进化骨骼的形成。

“通过将尖端的分子生物学技术应用于紧迫的环境问题，我们可以揭示决定生态重要特征的基因。”Cleves总结道。“在开发这些遗传工具来研究珊瑚生物学的过程中，我们可以大大提高我们对它们生物学的理解，并学习如何为这些脆弱的群落进行成功的保护工作。”