小海葵鱼可以快速改变基因以在海中生存

距离《海底总动员》在影院上映已经过去了 20 年，这条迷失的“珊瑚礁小丑鱼”游进了我们的心中。然而，珊瑚礁鱼的魅力远不止美丽的鳞片和虚构的故事。

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5 月 11 日发表在开放获取期刊《PLOS Biology》上的一项研究 发现，一些生活在海葵和珊瑚礁中的鱼在从幼虫时期在公海中快速游动转变为在珊瑚礁中定居生活时，会经历剧烈的生理变化。

尼莫和他的小海龟朋友小喷水可能比他们的年龄有更多的共同点。像海龟一样，许多珊瑚礁鱼的产卵地点远离它们最终定居和生活的地方。成年珊瑚礁鱼在公海产下幼鱼，幼鱼逆着强流游回珊瑚礁，成年后在那里生活。其他底栖海洋生物，如海星、珊瑚和海胆，也遵循这种模式。

论文合著者、詹姆斯库克大学海洋生物学家 Jodie L. Rummer 告诉 PopSci：“生命最初几周是珊瑚礁鱼类最脆弱的时期，如果它们无法存活下来，就意味着它们无法长大成为健康的成年个体，也无法为珊瑚礁生态系统做出贡献。 ”

这些游动过程需要小鱼消耗大量的能量，但是一旦它们在珊瑚礁底部安顿下来，就必须彻底改变运动方式，在夜间低氧或缺氧的环境中生存。

为了进一步了解这种调节是如何进行的，研究小组收集了肉桂小丑鱼（ Amphiprion melanopus ）幼鱼的每日游泳速度、氧气更新和耐缺氧性测量数据。他们在实验室环境中观察了它们，从它们孵化到安顿下来，通常是在生命的第九天左右。

“珊瑚礁鱼，包括小丑鱼，在幼体阶段是游得最快的鱼类之一，”研究报告的共同作者亚当·唐尼告诉PopSci 。唐尼目前是澳大利亚昆士兰大学的动物生理学家，这项研究是他在詹姆斯库克大学攻读博士学位的一部分。“在我们的研究中，最大速度超过每秒 12 厘米 [4.7 英寸]，但对于小指指甲大小的鱼来说，这个速度是每秒 10-12 个身体长度。相比之下，相对于它们的大小，包括小丑鱼在内的珊瑚礁鱼幼体在游泳测试中胜过大多数其他海洋生物和所有人类！”

此外，他们还发现，在第五天左右，鱼的耐缺氧能力增强，而氧气摄入量减少。为了研究它们的身体如何应对缺氧，他们对不同年龄的幼鱼的 mRNA 进行了测序，以寻找发育过程中基因活性的变化。这些生理变化与基因中产生血红蛋白的区域以及 2,470 个基因的活性在发育过程中发生变化有关。

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“这些小鱼可以改变某些基因的表达模式，这些基因编码氧气运输和储存蛋白质，以应对珊瑚礁中如此低的氧气条件，”鲁默说。“这些蛋白质，如血红蛋白和肌红蛋白，也存在于我们的身体中，对于从环境中获取氧气并将其输送到肌肉、心脏和其他器官至关重要。的确，时机就是一切！”

研究发现，相对于其体型，肉桂色小丑鱼（也称肉桂色小丑鱼）幼鱼的氧气吸收率是目前测量的所有硬骨鱼中最高的。它们为了吸收更多氧气而进行的基因改变是珊瑚鱼能够游得如此之快的原因，甚至连最杰出的奥运选手都会羡慕不已。据唐尼称，一些研究发现小丑鱼的游动速度高达每秒 50 个身体长度，而迈克尔·菲尔普斯的速度仅为每秒不到两个身体长度。

由于气候变化的影响威胁着所有海洋生物，研究小组认为，由于能量需求很高，海水温度升高可能会影响小丑鱼的游泳能力。除了珊瑚白化、海洋酸化、疾病等问题外，海水变暖还会使珊瑚礁生态系统面临更大的风险。

“下一步我们将观察不同的气候变化压力源，如温度和污染物，如何影响小丑鱼幼虫的游泳能力以及它们从公海成功过渡到珊瑚礁的能力，”唐尼说。