科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演,为珊瑚提供应对气候变化路径******
科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员
◎本报记者 何 亮
珊瑚作为一种海洋生物,因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻,气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。
近日,生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文,揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示:“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力,为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”
孵幼型珊瑚,礁体上的“拓荒者”
长期以来,珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注,关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物,还是植物?
事实上,珊瑚是动物,是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓,是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量,保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻,就会饿肚子,最终因没有能量来源而饿死。
珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系,不仅关乎珊瑚的生存,也是科研人员研究的重点。此次研究中,黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。
“孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊,是‘先锋物种’,这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候,‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样,率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示,“因为发育快,繁殖能力强等原因,一旦有新的合适生存环境出现,孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境,并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”
选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象,另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍,在自然界,生物对环境的适应有两种不同类型:一种类型称作表型可塑性适应,即生物的生理过程是弹性可变的,生物通过调整机能适应环境变化;另一种类型称作进化适应(又称遗传适应),即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选,最终完成对环境变化的适应。
“我们选择表型可塑性适应来进行研究,是因为对这种适应类型的研究时间周期较短,容易捕获研究结果,显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精,幼体在母体内发育,发育成为幼虫之后,再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右,是卵生型珊瑚的十分之一。
开展对比实验,揭示生理调节机制
在中科院南海海洋研究所的实验室里,一排排灯光格外显眼。光线照射下,颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。
“在野外,珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统,将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后,珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度,并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫,正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。
在长达1个月的研究中,科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后,孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响,不仅光合作用降低,还发生了白化现象。可是,驯化组子代幼虫的表现却不一样,与对照组子代幼虫相比,经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温,其最适生存温度有了明显提升,对高温的适应性得到了增强。江雷表示:“这说明,仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”
仅凭一组数据,尚不足以得出定论。接下来,科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合,证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。
“上述现象背后,是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示,在驯化之后,幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大,对高温的适应能力也更好。与此同时,幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着,幼虫能在获得更多营养物质的同时,支出更少的能量消耗。
“这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说,可谓是大有裨益。”江雷表示,处于浮游阶段的幼虫,能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少,幼虫的能量储备就会更加充足,也会利于其生存。
此次研究中,科研人员还发现,驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调,与此前发现的相关生理机制相符。
发挥科技力量,提供更多拯救路径
在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下,我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径?
“在气候变化越发明显的当下,每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示,在未来,野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。
在我国,珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势,我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚,并将它们移植到实验室进行选育扩繁,最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。
“此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚,也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示,在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处,却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定,水下失重的环境也让工作难度大大提升。
此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍,截至目前,南海海洋研究所共建设了40亩苗圃,一年可产出约7万株珊瑚苗;还建设了300亩的修复区,扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前,科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。
“尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示,科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径,而解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
关于建构中国历史学自主知识体系的几点思考******
作者:朱浒(中国人民大学历史学院教授)
习近平总书记在中国人民大学考察时强调,“要发挥哲学社会科学在融通中外文化、增进文明交流中的独特作用,传播中国声音、中国理论、中国思想,让世界更好读懂中国,为推动构建人类命运共同体作出积极贡献”,“加快构建中国特色哲学社会科学,归根结底是建构中国自主的知识体系。要以中国为观照、以时代为观照,立足中国实际,解决中国问题,不断推动中华优秀传统文化创造性转化、创新性发展,不断推进知识创新、理论创新、方法创新,使中国特色哲学社会科学真正屹立于世界学术之林”。在哲学社会科学体系中,历史学是对其他哲学社会科学具有支撑作用的基础学科。习近平总书记指出,“历史研究是一切社会科学的基础”。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视历史和历史科学,作出了系列重要论述。在致中国社会科学院中国历史研究院成立的贺信中,习近平总书记提出了加快构建中国特色历史学学科体系、学术体系和话语体系的殷切希望。这些重要讲话和指示要求,为中国历史学的发展提供了根本遵循,指明了未来的发展目标。
中国的历史编纂和研究历经数千年从未间断,形成了自身的独特传统,有力赓续了中华文明和中华民族的传承。近代以来西方列强入侵中国,在西方学术体系的冲击下,中国史学走上了曲折的转型之路。在这一转型过程中,随着马克思主义在中国的广泛传播,以马克思主义为指导的史学研究成为中国学界独立探索历史学知识体系的中流砥柱。在社会主义革命和建设时期,马克思主义史学形成了更为完整的历史学知识体系,深入研究社会发展规律,在为新中国建设提供历史借鉴、凝聚奋进力量等方面作出了重要贡献。改革开放和社会主义现代化建设新时期,马克思主义史学得到进一步发展,尤其是深入探讨了中国在世界现代化潮流中落伍的原因、中国自近代以来追赶现代化的历程等问题,揭示了中国进行现代化建设的紧迫性、可能性和必要性。可以说,马克思主义史学的这些研究,对于探索中国式现代化道路起到了十分重要的作用。
然而,自20世纪末开始,马克思主义对史学研究的指导地位一定程度上出现弱化。这一方面是由于部分马克思主义史学研究未能彻底克服教条化倾向,另一方面则是由于20世纪80年代以来西方新兴史学流派的传入。这些新兴史学流派拓宽了史学研究的领域,创新了史学研究的路径和方法,不过有些所谓新兴史学研究,其关注点多集中于语言游戏和观点翻新,导致以挑战和解构主旋律的历史虚无主义思潮泛滥。此外,日趋析分的学科建制,导致历史学体系分化比较严重,碎片化态势亦呈加剧之势。学科体系的规范化固然对很多学科的发展都具有积极作用,不过也需要提防由此造成的学科壁垒问题。就当前历史学学科建制而言,中国史内部古代史与近现代史各守一块阵地,史学理论与史学史、历史地理学、历史文献学等也都越来越强化自身范围;至于世界史和考古学,成为一级学科后更倾向于自成一体。如此分化的结果,一定程度上使得历史学内部出现了值得关注的鸿沟。另一个值得关注的问题是历史学的研究领域被窄化、致用功能被削弱。历史研究是一切社会科学的基础,在经济学、政治学、法学、新闻学、民族学等社会科学之下,都设有开展各自专史研究的二级学科,对于各自一级学科都具有极强的理论支撑作用。要开展这类专史研究,必然需要扎实的史学功底。可是,现行历史学的学科体系很难对这些专史领域给予一个恰当的位置,而各社会科学的专史从业者又往往缺乏史学基本功训练,从而使这些专史研究容易出现重复劳动而水平提升有限的状态。一方面,国家和社会急需这些专史研究推出高水平成果作为智力支持;另一方面,现行历史学体系和社会科学体系都很难独立产出相应的高质量成果、培养出相关优秀人才。
要解决以上问题,就必须推进中国历史学自主知识体系建构,这既是中国历史学实现进一步发展的内在要求,也是反思和批判西方知识体系文化霸权的组成部分。中国历史学自主知识体系建构应该按照立足中国、借鉴国外,挖掘历史、把握当代,关怀人类、面向未来的思路,着力体现中国特色、中国风格和中国气派,大体可以从以下四个方面着手:
第一,坚持马克思主义指导,注重经世致用,充分体现建构中国历史学自主知识体系的主体性、实效性。深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,坚持以历史唯物主义和辩证唯物主义为指导,坚持正确的价值观和政治导向。中国有独特的历史、独特的文化和独特的国情,必须坚持中国的主体地位,避免流为西方知识体系和学术话语的分支和跟班。历史研究也不是象牙塔里的不问世事之学,而是有强烈致用意识和功能的学问。马克思、恩格斯、列宁和毛泽东等革命家的诸多经典著作中,一再展示了历史研究是认识、解决现实问题的重要手段。要深刻理解中国式现代化道路的特性,深刻认识当代中国对于构建人类文明新形态和人类命运共同体的重大意义,离开历史研究是根本不可能得到深切阐明的。
第二,弘扬传统,夯实基础,充分体现建构中国历史学自主知识体系的继承性、民族性。重视历史、研究历史、借鉴历史是中华民族5000多年文明史的一大优良传统。海外史学体系的认识论前提深深浸透了西方中心论,并非历史学研究的必然模式。事实上,我国本土深厚的史学传统对史学研究的深入和史学人才的培养具有独到的价值。老一辈史学家坚持以“四把钥匙”即职官、地理、目录、年代,作为史学研究入门的门径,至今仍是不易之理。而马克思主义史学对社会形态论的认知理路,是破除碎片化研究的有力武器。这种培育厚重基础和宽阔理论视野的思路,无论对中国史还是世界史、考古学,都有助于分辨学科基本功和专业方向的差别,打好研究基础。
第三,放宽视界,与时俱进,充分体现建构中国历史学自主知识体系的原创性、时代性。历史学虽然处理的是已经消逝的过去,但一切历史都是当代史,人们都承认“让历史告诉未来”所包含的合理性。历史学是一个需要不断创新、走向社会的专业。特别是当代中国正在经历史无前例的伟大变革,亟须提炼出具有学理性的新理论、新见解,概括出有规律性的新经验。观察历史的中国是观察当代的中国的一个重要角度。不了解中国历史和文化,尤其是不了解近代以来的中国历史和文化,就很难全面把握当代中国的社会状况,很难全面把握当代中国人民的抱负和梦想,很难全面把握中国人民选择的发展道路。新时代坚持和发展中国特色社会主义,更加需要系统研究中国历史和文化,更加需要深刻把握人类发展历史规律,在对历史的深入思考中汲取智慧、走向未来。因此,如何深入认识和总结我国从历史到现实的发展道路,如何从人类文明新形态的角度出发,来领会和把握这场伟大变革的深远意义,都是当今历史学不可回避的任务。要完成这一任务,必须从实践出发,胸怀中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,从历史长河、时代大潮、全球风云中分析演变机理、探究历史规律,提出中国问题,发出中国声音,讲好中国故事,自觉回答中国之问、世界之问、人民之问、时代之问。
第四,立足本位,博约专精,充分体现建构中国历史学自主知识体系的系统性、专业性。唯有“整合中国历史、世界历史、考古等方面研究力量”,才能“着力提高研究水平和创新能力,推动相关历史学科融合发展”。当前,随着新文科建设的全面开展,学科交叉与交叉学科、新兴学科的兴起,也成为历史学必须面对的潮流。如何为这些新兴领域开辟必要的发展空间,是历史学能否体现自身价值的重要方面,只有具备创新能力的历史学,才能与其他许多学科开展深入且广泛的合作研究。诸如边疆史、民族史、宗教史、中外交流史和国际关系史等领域,都是富有现实意义的重要领域,也迫切需要展开学科交叉研究。甚至自然科学的发展,也不能缺少对自然科学史的深入把握。可以肯定,这一方面有助于大力提升历史学的学科价值,另一方面也对历史学的专业性发展提出了更高要求。
总之,包括历史学在内的哲学社会科学是推动历史发展和社会进步的重要力量,其发展水平反映了一个民族的思维能力、精神品格、文明素质,体现了一个国家的综合国力和国际竞争力。我们要加快构建中国特色历史学学科体系、学术体系、话语体系,建构中国历史学自主知识体系,坚持历史唯物主义立场、观点、方法,立足中国、放眼世界,立时代之潮头,通古今之变化,发思想之先声,为推动中国历史研究发展、加强中国史学研究国际交流合作作出贡献。
《光明日报》( 2023年01月09日 06版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)