在热水中：海洋变暖影响新孵化小丑鱼的生长、代谢率和基因活性

最近发表在《整体环境科学》杂志上的一项新研究表明，未来的海洋变暖和海洋热浪可能会影响小丑鱼在其生命早期的生长发育。

冲绳科学技术研究所（OIST）的一组海洋生物学家在28°C或31°C的水温下人工饲养了这条标志性的珊瑚礁鱼。28°C的温度代表了冲绳目前的夏季海水温度，而在当今的海洋热浪中，温度达到了31°C，这与IPCC关于到2100年升温3°C的预测一致。

科学家们对小丑鱼角朊鱼孵化后的20天进行了研究，这是一个在气候变化方面研究不足的关键发育期。他们发现，在温暖的温度下，幼虫生长得更快，代谢率更高，并且某些基因的活性发生了变化。

由Timothy Ravasi教授领导的OIST海洋气候变化部门的第一作者兼博士生Billy Moore说：“大多数气候变化研究都集中在成年或幼年小丑鱼身上。”。“通过关注幼体阶段，我们可以更全面地了解小丑鱼如何受到海洋变暖和气候变化的影响。”

在最初的20天里，小丑鱼经历了七个发育阶段，在野外，这些阶段的特征是位置和行为发生了明显的变化。小丑鱼幼体孵化后，会立即被带离家乡的珊瑚礁，进入公海。大约十天后，小丑鱼进入第四阶段，也就是变态发生的时候，小丑鱼开始发展出标志性的橙白色。大约在第14天，处于发育第五阶段的小丑鱼找到了一个新的珊瑚礁，在第六阶段，找到并定居在海葵宿主中。

在这项研究中，科学家们对小丑鱼幼虫进行了20天的成像和测量，以确定它们的幼虫阶段，并进行了研究新陈代谢的试验。研究小组发现，在31°C下饲养的幼虫比在28°C下养殖的幼虫早两天左右达到发育里程碑，如变态。他们还发现，幼虫的平均代谢率更高，这可能推动了更快的生长速度。

然而，预测在未来变暖的情况下，更快的发育会如何影响小丑鱼的生存是非常困难的。

Moore解释道：“一方面，由于捕食，大多数小丑鱼无法在幼虫期存活下来，因此缩短这段时间可能会增加它们的生存和定居机会。另一方面，更快的发育可能意味着小丑鱼分散到新的珊瑚礁的效率较低，幼虫可能无法摄入足够的食物来满足它们增加的能量需求。”

研究小组还调查了小丑鱼在每个发育阶段的基因活性。

摩尔说：“总的来说，我们看到了对变暖的非常强烈的分子反应。”。“在每个阶段，许多基因（超过450个）的活性要么增加，要么减少。”

当研究人员研究改变活性的基因的功能时，他们发现在31°C下饲养的小丑鱼中，与热应激相关的基因从最早的发育阶段就更活跃。

在第七阶段，研究人员还发现参与神经传递的基因活性下降，这意味着温度升高可能会导致小丑鱼行为的改变。

研究人员还发现证据表明，在温暖的温度下饲养小丑鱼会改变小丑鱼的“表观基因组”。摩尔解释说，表观基因组是指整个基因组中直接对DNA或与DNA相关的蛋白质进行的化学改变。这些被称为表观遗传修饰的化学变化会影响DNA如何被包装到染色体中，从而决定基因的活性。

在28°C下饲养的小丑鱼中，参与表观遗传修饰的基因在第三阶段和第六阶段高度活跃。然而，在31°C下饲养的小丑鱼中，研究小组没有观察到同样的活性，这表明这些表观遗传修饰可能在更高的温度下减少。

Moore说：“我们现在正在开始实验，研究在31°C和28°C下饲养的小丑鱼的表观基因组是如何不同的。这可能会产生非常重要的影响，因为发育早期的表观遗传学变化会影响个体成年后对环境变化和压力的反应。”。