保育基因助物種抗暖化 找出特定DNA 提高適應極端環境能力

編譯/潘楠慕 |2026.11.15
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日益加劇的野火考驗紅木生存韌性。圖/美聯社、法新社
氣候變遷正加劇極端天氣。圖/美聯社、法新社
加州沿岸的大葉藻海草床。圖/美聯社、法新社
海葵棲息在大葉藻林。圖/美聯社、法新社
生物學家從DNA為物種找「生路」。圖/美聯社、法新社

編譯/潘楠慕

演化通常需要數千年累積,但是氣候變遷正以更快的速度改變環境,這種步調的不平衡,正在扼殺地球上一些最關鍵的生態系統,為此,科學家從攜帶生物遺傳訊息的去氧核醣核酸(DNA)著手,希望提高物種適應更極端環境的能力,讓保育不只是「恢復原狀」。

這門新興領域稱為「保育基因組學」(conservation genomics),透過基因定序物種完整遺傳藍圖,找出基因中具有較能耐旱、抗病或承受極端環境特點的個體,日後將這些基因特色用於復育。

據聯合國2019年估計,有100萬個物種面臨絕種,其中多半可能在數十年內消失。例如加州的紅木林和沿岸的海草床,都是地球重要儲碳庫,並且支持複雜的生命網,但是海洋熱浪、破紀錄野火與人類開發活動,都正使這些生態系統瀕臨極限。

珊瑚是首批應用這種基因方式保育的物種之一,研究人員將珊瑚及其共生藻類基因定序,找出天然較耐高溫的群體,測試能否透過選擇性繁殖培育出更具韌性品種,以助珊瑚復育。

南加州的焦點大葉藻,又稱「鰻草」(eelgrass),為多種海洋生物提供棲地,也能把碳與甲烷封存在沿岸沉積物中。但是海水升溫,季節性異常高潮「帝王潮」變得愈加頻繁、劇烈,加上開發活動帶來的逕流,使海水更加混濁,減少穿透到海床的陽光,以致傳統人工種植復育的海草約一半失敗。

美國索爾克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)教授麥可(Todd Michael)的團隊,找到一種淺水種與深水種自然雜交而成的大葉藻,能在兩個親本品種都生長不佳的環境下存活。基因定序顯示,該品種中與生理時鐘有關的基因,能在低光環境下維持活性更久,這或許使其在混濁水域的光合作用更有效率,這一點可用於未來復育。

紅木為地球最高、最古老的一種樹木,每英畝儲碳量高於其他樹種,儘管紅木能夠適應頻繁但低強度野火,但是愈加極端的乾旱和野火正增加其生存壓力,過去伐木砍掉約95%原始紅木林,也大幅削弱其基因多樣性。

科學家從基因定序找出一些與紅木耐旱、耐高溫有關聯的基因。加州大學戴維斯分校森林遺傳學家尼爾(David Neale)指出,一個物種過去適合在某處生長,「未必一直如此」,新的環境條件可能需要不同遺傳變異。

不過,保育基因組學也非萬靈丹。加州大學聖塔克魯茲分校環境研究教授霍爾(Karen Holl)提醒,「它可能有幫助,但不是解方,減少溫室氣體排放量才應該是優先要務」。她說,科學家或許能讓一些物種更強韌,但那並非一個生態系統,植物、動物、微生物與真菌彼此依存,「我們不可能靠工程技術,擺脫氣候變遷」。

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