蓝髌鱼的生理和代谢可塑性使其能够在卡斯泰洛阿拉贡内塞（伊斯基亚岛）的二氧化碳通风系统中生存

《Environmental Research》：Physiological and metabolic plasticity in Patella caerulea enables survival in the CO 2 vent systems of the Castello Aragonese (Ischia Island)

海洋酸化对地中海软体动物Patella caerulea的生理代谢适应机制研究。通过高通量代谢组学和生理性能分析发现，酸化环境下该物种通过增强肉碱代谢和氧化应激相关通路维持能量平衡，同时季节性影响导致呼吸率和排泄率动态变化，揭示其适应酸化胁迫的能量分配策略。

　　海洋酸化（Ocean Acidification, OA）是全球工业化和气候变化背景下，海洋生态系统面临的重要威胁之一。随着大气中二氧化碳（CO?）浓度的持续上升，海洋吸收了大约30%的排放量，从而改变了海水的化学平衡，显著降低了海水的pH值。这一过程不仅影响了海洋生物的生存环境，还对它们的生理和代谢功能产生了深远的影响。然而，尽管OA对许多海洋生物构成了严峻挑战，仍有一些物种展现出对酸化环境的适应能力，其中，地中海特有的海螺 *Patella caerulea* 就是少数能够在自然酸化区域生存的钙化生物之一。

在意大利的伊斯基亚岛（Ischia Island）上，Castello Aragonese 系统是一组天然的CO?喷口，这些喷口形成了显著的pH梯度，为研究海洋酸化提供了独特的现场条件。在这项研究中，科学家们聚焦于 *Patella caerulea* 这种海螺，通过对其生理和代谢特征的分析，探讨其如何应对酸化环境。研究团队不仅对居住在这些酸化区域的海螺种群进行了长期的观察，还通过移植实验，将海螺从正常pH环境移至不同酸化程度的站点，以评估其短期适应反应。

研究发现，在夏季，酸化环境中的海螺表现出更高的呼吸速率，同时减少了氨的排泄速率和可能的蛋白质分解，这表明它们在应对酸化压力时，可能通过降低某些代谢活动来节省能量。此外，海螺还上调了肉碱代谢途径，这一变化可能有助于通过β-氧化增强能量生产，从而在低pH条件下维持其生理功能。同时，研究还检测到与渗透调节、氧化应激以及核酸代谢相关的多种代谢物的表达变化，进一步揭示了海螺在酸化环境中的适应机制。

这些发现表明，长期生活在酸化环境中的 *Patella caerulea* 可能已经发展出一系列耐受策略，以维持其能量储备，并将这些资源合理分配到各种代谢过程中。这种能量管理能力对于保持其生物和生态特性至关重要，尤其是在面对环境扰动如海洋酸化时。研究还指出，海螺的这些适应性反应可能与其所处环境中的生物膜覆盖变化有关，这种变化可能在一定程度上促进了能量的积累，从而支持其在酸化条件下的生存和耐受能力。

值得注意的是，尽管许多研究已经揭示了海洋酸化对海洋生物的负面影响，但大多数实验是在实验室控制条件下进行的，未能充分考虑自然环境中的复杂因素。因此，利用天然酸化系统如Castello Aragonese进行研究，可以更真实地模拟未来海洋环境的变化趋势，为理解海洋酸化对生态系统的影响提供更可靠的依据。通过长期监测和短期移植实验相结合的方法，科学家们能够更全面地评估海螺在不同pH条件下的生理和代谢反应，进而揭示其适应机制的潜在基础。

此外，研究团队还强调了能量分配和代谢调控在生物适应性中的关键作用。在面对环境压力时，生物体需要调整其能量需求和使用策略，以维持基本的生命活动和应对额外的代谢负担。这种能量的再分配可能涉及到多个生理过程，包括呼吸作用、氨排泄、ATP合成能力等。通过这些指标的分析，研究者能够更深入地理解海洋酸化如何影响生物的能量代谢，并探索其适应机制的多样性。

研究结果不仅对 *Patella caerulea* 的适应性提供了新的视角，也为其他海洋生物在酸化环境中的生存策略提供了参考。海螺的这些适应性变化可能意味着它们在自然选择的作用下，已经进化出能够有效应对酸化环境的生理机制。这些机制可能包括更高效的能量利用、代谢途径的调整以及抗氧化系统的增强等。通过这些适应性反应，海螺能够在低pH条件下维持其生理功能，甚至在某些情况下表现出更高的能量储备。

研究还指出，海洋酸化对生物体的影响并非单一的，而是多方面的。除了直接影响钙化结构的形成和维持外，酸化环境还可能通过干扰生物体的渗透调节、氧化应激反应、代谢途径等，间接影响其生存和繁殖能力。因此，了解这些复杂的生理和代谢反应，对于预测未来海洋生态系统的变化趋势具有重要意义。同时，研究团队强调，这些适应性反应可能伴随着能量的额外消耗，这可能会影响生物体的其他关键功能，如生长、繁殖和行为表现。

在实际应用中，这些研究结果有助于我们更好地理解海洋生物如何在不断变化的环境中生存和繁衍。对于保护和管理海洋生态系统而言，识别那些具有适应能力的物种，可以为制定更有效的应对策略提供科学依据。此外，研究还揭示了生物体在面对环境压力时的潜在适应机制，这些机制可能在其他类似环境中也存在，为全球范围内的海洋酸化研究提供了新的思路。

研究团队还提到，尽管目前的研究主要集中在 *Patella caerulea* 上，但类似的适应机制可能在其他钙化生物中也有所体现。因此，未来的研究可以进一步扩展到其他物种，以全面评估海洋酸化对海洋生物多样性和生态系统功能的影响。同时，研究还强调了自然酸化系统在环境研究中的重要性，这些系统不仅为科学家提供了研究未来海洋环境变化的“窗口”，还为理解生物适应机制提供了独特的实验条件。

综上所述，这项研究通过生理和代谢分析，揭示了 *Patella caerulea* 在海洋酸化条件下的适应策略。研究结果表明，这些海螺可能通过调整能量代谢、增强抗氧化能力以及优化代谢途径等方式，来应对酸化环境带来的挑战。这些发现不仅有助于我们更深入地理解海洋酸化对生物的影响，也为保护和管理海洋生态系统提供了重要的科学依据。未来的研究可以进一步探索这些适应机制的遗传基础和生态意义，以期为应对全球气候变化带来的海洋环境变化提供更全面的理论支持和实践指导。