备受胁迫的地球宝藏，终于有救了？！

珊瑚礁 是一个显示了这颗星球上生物多样性的标志性区域，它们具有重要的生态、经济和美学意义。然而，由于气候变化和其他一些人为因素，全球范围内的珊瑚礁都正在减少。

以 澳大利亚的大堡礁为例，这个独特的、极具经济价值和文化意义的生态系统，横跨了2000多千米的范围，拥有600多种珊瑚和1600种鱼类，但在气候变化所导致的海水变暖的情形下，这里出现了大规模的珊瑚白化和死亡的情况。

面对这样的形势， 许多研究人员都将研究重心放在了如何帮助珊瑚礁适应现在的环境，以及如何帮助珊瑚礁从造成这种 高温胁迫 的环境中恢复过来，防止进一步的恶化的问题上。因此，从生物分子层面了解可保护珊瑚免受高温胁迫的基因和分子途径，成了 相关领域的科学家迫切希望实现的目标。

基因工程的出现，为研究生物的基因功能提供了宝贵的工具。然而，对于研究珊瑚的科学家来说， 虽然他们已经对一些特定基因和分子途径的作用做出了推测，但是要对它们进行严格的测试仍然十分困难，主要原因就在于缺乏有效的工具来确定这些基因的功能。

幸而在过去的10多年间，CRISPR/Cas9基因“魔剪”的出现和发展，让基因编辑成为了一种研究 非模式生物 的基因功能的有效方法。 在一篇新发表于《美国国家科学院院刊》 （PNAS） 的研 究中， 一个国际科学家团队利用CRISPR技术 ，确定了一种能影响珊瑚抵御高温胁迫能力的基因。

科学家能利用CRISPR来剪切DNA，并编辑其序列，从而对生物体的DNA做出精确改变，这种方法能准确地 关闭 某个 特定的基因，或 插入 一段新的DNA，或 替换 一段DNA。2018年，研究人员就发现利用CRISPR技术是有可能让珊瑚基因组出现精确突变的，只是当时他们无法确定这些特定靶基因的功能。

在最新的研究中，同一个研究团队使用了一种更新的CRISPR方法来破坏珊瑚幼虫体内的 热休克转录因子1 ，简称 HSF1 。之所以将注意力放在HSF1上，是因为过去的研究表明，这种蛋白质编码基因在一些 模式生物 （包括与之亲缘关系很近的海葵） 中起着关键作用，因此研究人员猜测它在珊瑚的热反应中也具有重要作用。

研究人员将CRISPR注入到多孔轴孔珊瑚（Acropora millepora）的受精卵中，以使HSF1基因失活。| 图片来源：Phillip Cleves /卡内基科学研究所 & Patrick Buerger / CSIRO

HSF1能对许多的高温响应基因造成影响，它就像是启动这些基因的一道“总开关”。研究人员预测， 当这个“总开关”失活后，珊瑚的耐热性会出现显著的改变 。 研究结果证明，他们的预测是正确的。

在这项研究中，科学家选择了一种常见的广泛分布于大堡礁的珊瑚物种—— 多孔轴孔珊瑚 （ Acropora millepora ） 作为实验目标。 他们将
专门针对 HSF1基因的 CRISPR/Cas9成分注入到受精的珊瑚卵中。 结果表明，对于那些被关闭了HSF1的珊瑚幼虫来说，它们可以在27℃的温度下良好地存活；然而当水温上升到34℃时，这些幼虫会迅速死亡。相比之下，未经基因魔剪改变的、携带功能健全的基因的幼虫，仍然可以在温暖的水中存活。

广泛存在于大堡礁上的多孔轴孔珊瑚（ Acropora millepora ），研究通过“集群产卵”对它们进行了大规模繁殖。| 图片来源：Mikaela Nordborg/Australian Institute of Marine Science

研究人员因此得出结论认为，HSF1在珊瑚中发挥了重要的保护作用。更广泛地说，利用CRISPR在珊瑚中引发的突变，将能让研究人员对珊瑚幼 虫 和以及成体珊瑚的基因功能进行更加广泛和严格的测试。

研究人员认为，从遗传学的角度来研究这一问题， 不仅能帮助我们更准确地预测珊瑚礁对气候变化的反应，也能让我们了解到一些新的针对珊瑚的保育工作的风险和益处。 现在，科学家正在通过对耐热珊瑚进行选择性培育来提高珊瑚的适应能力，新的研究结果也将能对这些工作提供新的指导。