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被稱為海洋軟墊的紫海膽依靠其眾多的刺和螯 для 保護和食物。無法形成其多刺的殼將對該物種造成毀滅性打擊，該物種在北美西海岸附近的岩石海岸上繁衍生息。對於紫海膽來說不幸的是，人類燃燒化石燃料導致大氣中二氧化碳水平升高，預示著海洋酸化加劇，這可能會使其更難形成這樣的殼。
但新的研究表明，紫海膽可能擁有基因儲備來對抗這種潛在的威脅。一項於 4 月 8 日發表在《美國國家科學院院刊》上的研究發現，將紫海膽暴露於未來可能出現的酸化海洋條件下，會引發基因變化，這可能有助於該動物生存。研究人員表明，儘管海膽幼蟲的外部變化很小，但它們的基因在短短一生中就適應了高二氧化碳環境條件。
不斷變化的環境條件一直以來在驅動進化中起著至關重要的作用。從寒冷到炎熱的氣候變化改變了生物體生存和繁衍所需的一切，因此每種動物、植物、微生物和真菌物種都必須適應或死亡——就像最近一次冰河時代結束時的轉變一樣。因此，問題不是當前人類引起的氣候變化是否會驅動進化，而是如何驅動——以及可能何時驅動？
在紫海膽的案例中，將海膽幼蟲暴露於當前和預計水平的海洋酸化——然後在設定的發育日期對其基因進行取樣——揭示了一個種群正在更酸性條件下經歷基因變化。簡而言之，那些攜帶更適應高二氧化碳條件基因版本的幼蟲變得更加常見。“從某種意義上說，這是進化的開始，”印第安納大學布盧明頓分校的生物學家梅麗莎·佩斯佩尼解釋說，她是該實驗的負責人。“只有擁有‘正確’基因複製的個體才能將其基因傳遞給下一代。”
所討論的基因編碼參與諸如從海水中提取貝殼構建礦物質或脂肪代謝等過程的蛋白質。暴露於當今條件的幼蟲沒有顯示出暴露於更高二氧化碳條件下的幼蟲所見的變化。並且這種效應隨著時間的推移而增強——一天後可以檢測到一些選擇，但在發育的第七天，更明顯的變化變得顯而易見。
之前的研究表明，隨著海洋酸化加劇，諸如此類的紫海膽——以及其他形成貝殼的生物——將難以生長和發育，而新的研究將這些結果歸因於不同的實驗室條件，特別是海膽幼蟲的密集程度。儘管紫海膽喜歡緊密聚集在一起，但在這些條件下測試幼蟲可能會加劇海洋酸化的影響。
當然，紫海膽不太可能僅面臨來自海洋酸化的壓力；其他威脅包括為獲取海膽卵而進行的過度捕撈。這項研究表明，對海洋酸化的任何進化反應的關鍵在於種群中具有足夠的 diversity，以允許自然力量挑選並選擇哪些物種能夠生存和繁衍。此外，佩斯佩尼指出，“我們不知道這種快速進化變化是否會產生負面副作用。”因適應高酸度而選擇喪失的基因可能在從躲避捕食者到免疫系統反應的任何方面都發揮重要作用。
無論如何，正如這項海膽工作所示，這種進化不必是緩慢的。4 月 8 日發表在《生態學快報》上的關於土壤蟎的研究重申了這一點，發現實驗室誘導的自然選擇——在本例中是為了縮短成熟時間——可以在短短 15 代內發揮作用。
話又說回來，紫海膽可能已經做好了獨特的準備來面對未來酸度增加的環境。它所居住的上升流海洋環境無論如何都會定期在高二氧化碳和低二氧化碳海水條件之間波動。這意味著該種群可能保留了應對高二氧化碳的遺傳能力——佩斯佩尼指出，它們比大多數其他生物具有更多的遺傳變異性，這種遺傳儲備可能在海膽面對氣候變化的影響時為它們提供良好的服務。
這也表明，其他沒有這種暴露歷史的海洋和陸地生物將不具備相同的遺傳 resilience——並且通常也缺乏紫海膽的大種群規模。“目前，尚不清楚哪些種類的物種可能能夠透過進化擺脫困境，”布朗大學的生態學家 Dov Sax 說，他沒有參與這項研究。“這是一個巨大的問題，需要解決，並且關係到誰最有可能因氣候變化而滅絕的問題。”