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A global coral phylogeny reveals resilience and vulnerability through deep time

全球珊瑚系統發現揭示了隨時間推移的韌性與脆弱性
全球硬珊瑚的演化樹揭露其長期的韌性與脆弱:硬珊瑚譜寫自4.6 億年前至今的生存之歌
氣候變遷正在重塑珊瑚礁,而一項納入 274 個硬珊瑚分類群的大型基因研究顯示:牠們在數億年來曾多次面臨環境動盪,有些物種脆弱易滅,有些卻能在深海或特殊環境中頑強存活。這段跨越漫長地球歷史的演化軌跡,正改變我們預測珊瑚未來命運的方式。
在海洋生態系統中,硬珊瑚(石珊瑚,Scleractinia)是珊瑚礁的「建築師」。珊瑚礁支持了全球超過四分之一的海洋物種,也直接影響近十億人的食物來源與經濟活動。然而,暖化、海洋酸化與大規模白化事件正在使淺水珊瑚面臨前所未有的壓力。
為了了解珊瑚未來還能撐多久,科學家回到牠們的起點:牠們過去是如何度過地球歷史上的劇烈環境動盪?這篇發表於《Nature》的研究利用 274 個硬珊瑚分類群(佔現存種類約 16%),建構出目前最完整的全球珊瑚演化大樹。研究包含多個研究團隊近年新測序的大量樣本。
這棵硬珊瑚的演化大樹來自 基因序列資料,包括具線粒體基因與特定核基因,讓研究者能追溯珊瑚物種的親緣關係、分化時間與生態特徵。
分析結果指出,硬珊瑚的共同祖先可追溯到大約 4.6 億年前——比恐龍更早、比陸地植物還原始。當時的珊瑚並不是今天我們熟悉的「依賴陽光的建礁生物」,而是一種 獨居、異養、自由生活的小型生物,在不同深度的海域都能生存。換句話說,牠們最早並不依靠光合藻類,也不必固定在特定基質上。
約 3 億年前,珊瑚開始與具光合作用的甲藻(dinoflagellates)建立共生關係。這種合作讓珊瑚能依賴光合作用獲取大量能量,使牠們得以在淺海快速生長並建造龐大礁體,開啟了後來壯麗的珊瑚礁世界。這也釋放了新的生態空間,使依賴陽光的珊瑚族群迅速多樣化。
但這段多樣化並不平穩。研究顯示,在中生代多次大規模環境破壞(包括火山事件、海洋缺氧與溫度巨幅波動)之間,只有少數光共生珊瑚族群倖存。依賴光合共生雖然帶來繁盛的淺水礁體,卻也讓牠們更容易受到水溫、光照、酸度變化的影響。
相反地,獨居、異養、能在深海或多種基質上生存的珊瑚族群,在這些大型環境災變中反而表現出更強的耐受度。牠們不依賴陽光、能生活在穩定的深海低光環境,因而能度過淺海的劇烈變動,成為珊瑚家族中最穩定的「長青族」。
這些結果帶給我們兩個重要的啟示:
第一,淺海建礁珊瑚雖是現代珊瑚礁的主角,但在地球歷史中其族群本就較為脆弱,特別是依賴陽光與共生微藻的那部分。
第二,深海或異養珊瑚族群代表了石珊瑚在漫長地球史中的另一條穩定生存路線,可能在未來的劇烈環境變動中更有存續的空間。
對面臨現代暖化與海洋酸化的珊瑚礁而言,這項研究既令人擔憂,也帶來一絲希望。淺海珊瑚確實高度脆弱,但整個硬珊瑚家族在數億年來曾多次度過環境巨變,顯示族群中具有某些深層的「生存韌性」。換句話說,雖然淺水珊瑚礁正在快速崩解,但某些珊瑚支系可能仍能在深海或特定環境中延續生命,為未來海洋生態系留下重要的遺傳與生態基礎。

 
相關連結: A global coral phylogeny reveals resilience and vulnerability through deep time | Nature