气候变化下珊瑚礁物种多样性响应模式与适应演化机制取得进展

　　

近日，中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队在珊瑚礁生物对气候变化的响应模式和适应演化机制等方面研究取得创新性进展。相关成果分别以“Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species”（论文第一作者为南海海洋所博士研究生黄红伟，通讯作者为研究员张志新和研究员林强）?和“Comparative genomic analysis reveals spine formation and coral prostaglandin tolerance in crown-of-thorns starfish”（论文第一作者为南海海洋所博士研究生刘子轩和副研究员曲朦，通讯作者为研究员林强和副研究员曲朦）?为题发表在Nature合作期刊npj Biodiversity和综合学术期刊Fundamental Research。

气候变化是导致生物多样性丧失的重要驱动因素，明晰气候变化下珊瑚礁关键生物类群对环境的响应模式，并进一步探究物种的适应演化机制对珊瑚礁生物多样性保护尤为重要。在珊瑚礁生态系统中，底栖生物与游泳生物类群是关键的群落结构成员，具有重要的生态功能。据此，本研究以典型珊瑚礁鱼类-羊鱼和珊瑚礁灾害物种长棘海星为研究对象，探究了礁栖羊鱼的多维多样性格局对气候变化的响应模式，并解析了长棘海星对珊瑚礁环境的适应机制。

研究发现，在本世纪末SSP2-4.5情景下，羊鱼的物种多样性在北澳大利亚大陆架等生物多样性热点地区的丧失较为严重，而高纬度地区的物种多样性呈现增加的趋势，暗示了生物多样性热点地区对气候变化的脆弱性，并意味着羊鱼可能会迁徙到高纬度地区。相较于物种多样性，功能多样性和系统发育多样性在印-太交汇区中部等地区的丧失更为严重，中国东海、南海等地区呈现增加趋势，表明这些地区可能具有较高的功能性状多样性和历史进化能力，能提供支持进化和功能特征持续存在的关键栖息地，进而成为避难所（图1）。

图1?2090-2100年SSP2-4.5情景下羊鱼物种多样性变化、功能多样性变化和系统发育多样性变化格局

聚焦珊瑚敌害物种的防控问题，本研究对南海珊瑚礁区域长棘海星的适应与演化规律进行研究，揭示其基因组结构演化特征，发现其基因座复制导致负责前列腺素转运蛋白基因（SLCO 家族）显著扩增，明确SLCO基因扩张时间与珊瑚繁茂的时期相对应，侧面探究长棘海星对珊瑚分泌物中的毒性前列腺素 E?（PGE?）产生的适应性进化策略。结合棘皮动物普遍缺乏 PGE? 内源合成途径的特征，推断长棘海星可能通过感知并利用来自珊瑚的外源 PGE? 信号，激活骨骼形成相关的基因调控通路，从而促进棘刺与体型的生长（图2）。

图2?长棘海星棘刺形成与PGE2耐受协同进化

本研究在宏观层面上探究了气候变化下珊瑚礁物种多样性变化规律，在微观上，揭示了珊瑚敌害物种适应演化机制问题，相关工作为珊瑚礁生物多样性保护提供了重要的理论支撑。

相关论文信息：Zixuan Liu,Meng Qu,Wanghong Xiao,Geng Qin,Haiyan Yu,Zelin Chen,Shaobo Ma,Xin Wang,Longshan Lin,Qiang Lin. Comparative genomic analysis reveals spine formation and coral prostaglandin tolerance in crown-of-thorns starfish. Fundamental Research,2025.

Huang,H.,Qin,G.,Zhang,Z. et al. Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species. npj biodiversity 4,42 (2025). https://doi.org/10.1038/s44185-025-00113-6

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325825004820?via%3Dihub=

??????????https://www.nature.com/articles/s44185-025-00113-6