近日，中國科學院南海海洋研究所林強研究員團隊在珊瑚礁生物對氣候變化的響應模式和適應演化機制等方面研究取得創新性進展。相關成果分別以“Climate change will greatly alter multifaceted biodiversity patterns in goatfish species”（論文第一作者為南海海洋所博士研究生黃紅偉，通訊作者為研究員張志新和研究員林強）?和“Comparative genomic analysis reveals spine formation and coral prostaglandin tolerance in crown-of-thorns starfish”（論文第一作者為南海海洋所博士研究生劉子軒和副研究員曲朦，通訊作者為研究員林強和副研究員曲朦）?為題發表在Nature合作期刊npj Biodiversity和綜合學術期刊Fundamental Research。

氣候變化是導致生物多樣性喪失的重要驅動因素，明晰氣候變化下珊瑚礁關鍵生物類群對環境的響應模式，并進一步探究物種的適應演化機制對珊瑚礁生物多樣性保護尤為重要。在珊瑚礁生態系統中，底棲生物與游泳生物類群是關鍵的群落結構成員，具有重要的生態功能。據此，本研究以典型珊瑚礁魚類-羊魚和珊瑚礁災害物種長棘海星為研究對象，探究了礁棲羊魚的多維多樣性格局對氣候變化的響應模式，并解析了長棘海星對珊瑚礁環境的適應機制。

研究發現，在本世紀末SSP2-4.5情景下，羊魚的物種多樣性在北澳大利亞大陸架等生物多樣性熱點地區的喪失較為嚴重，而高緯度地區的物種多樣性呈現增加的趨勢，暗示了生物多樣性熱點地區對氣候變化的脆弱性，并意味著羊魚可能會遷徙到高緯度地區。相較于物種多樣性，功能多樣性和系統發育多樣性在印-太交匯區中部等地區的喪失更為嚴重，中國東海、南海等地區呈現增加趨勢，表明這些地區可能具有較高的功能性狀多樣性和歷史進化能力，能提供支持進化和功能特征持續存在的關鍵棲息地，進而成為避難所（圖1）。

圖1?2090-2100年SSP2-4.5情景下羊魚物種多樣性變化、功能多樣性變化和系統發育多樣性變化格局

聚焦珊瑚敵害物種的防控問題，本研究對南海珊瑚礁區域長棘海星的適應與演化規律進行研究，揭示其基因組結構演化特征，發現其基因座復制導致負責前列腺素轉運蛋白基因（SLCO 家族）顯著擴增，明確SLCO基因擴張時間與珊瑚繁茂的時期相對應，側面探究長棘海星對珊瑚分泌物中的毒性前列腺素 E?（PGE?）產生的適應性進化策略。結合棘皮動物普遍缺乏 PGE? 內源合成途徑的特征，推斷長棘海星可能通過感知并利用來自珊瑚的外源 PGE? 信號，激活骨骼形成相關的基因調控通路，從而促進棘刺與體型的生長（圖2）。

圖2?長棘海星棘刺形成與PGE2耐受協同進化

本研究在宏觀層面上探究了氣候變化下珊瑚礁物種多樣性變化規律，在微觀上，揭示了珊瑚敵害物種適應演化機制問題，相關工作為珊瑚礁生物多樣性保護提供了重要的理論支撐。

相關論文信息：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

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

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