如何通過研究現存物種的基因多樣性，來揭示過去的環境變化和地質事件？這些基因數據如何幫助科學家們還原歷史的地球情景？小編注意到一篇發表在《hakaimagazine》上的最新的報道《海藻記錄環境災難》。該報道的視角很有意思。后來小編又找到了這篇發表在PNAS上的原文。為助力全球環境治理、為我國學者提供信息供決策參考，“中國綠發會”平臺將有關信息分享信息如下，供感興趣的讀者們參閱。

2016年11月14日，新西蘭的凱庫拉鎮發生了一場巨大的地震，這個小鎮瞬間淪為廢墟，奪去了兩名無辜的生命，引發了一場海嘯，還將海岸線抬升了整整6米。然而，這次地震不僅僅是一場災難，它還掀開了地球歷史的一道新窗戶。科學家們塞麗德溫·弗雷澤和喬恩·沃特斯，通過觀察被地震摧毀的海藻，以及通過研究公牛藻的遺傳多樣性，揭示了地球上曾經的環境災難，甚至揭示了冰川時代的真相。

海帶是人們餐桌上喜愛的海味，也是一種在地球的南半球海岸線上生長茂盛的植物。然而，它不僅僅是美味佳肴的來源，還是一本厚重的歷史書，悄悄地記錄了地球上各種地質和氣候事件。科學家們通過研究公牛藻的遺傳多樣性，揭示了過去的生態災難，甚至證實了已知的歷史事件。這一發現不僅對科學家們有著重大的意義，還讓我們更好地了解了地球的歷史。

在過去的幾十年里，科學家們一直在尋找新的方法來了解地球歷史上的環境變化。傳統的方法包括采集海底的巖石核心，以確定過去的氣候和地質事件。然而，這種方法昂貴且耗時，限制了研究的范圍。然而，弗雷澤和沃特斯的方法完全不同，他們通過觀察海藻的遺傳多樣性來了解過去的生態變化，這一方法打開了一扇全新的“窗戶”，讓我們可以深入一窺地球歷史的種種謎團。

公牛藻（拉丁學名Durvillaea antarctica，英文名Bull Kelp）是一種在南半球海岸線生長茂盛的植物，它們通過漂浮在洋流中傳播其遺傳信息。它們也被稱為海茸，是本研究的主角。

不過，公牛藻的“定居”是一個高風險的“先到先得”的游戲。在任何時刻，估計有大約7千萬個公牛藻的片段漂浮在南大洋的洋流中。這種藻的葉片、以及生活在上面的微小生物，可以漂流到幾乎任何地方。新西蘭坎特伯雷大學的海洋生態學家大衛·席爾說，公牛藻幾乎天生就是為長途旅行而生的。“當它折斷時，它可以漂浮。它可以在幾個月內保持活躍，并繼續進行生殖周期。”

然而，即使有大量的公牛藻在海洋中漂浮，遙遠的島嶼之間的基因交流卻并不流暢。“我們總是認為如果某物從A到B，那么種群之間必定存在基因流動”，弗雷澤說。但是，因為當地海藻種群擁有更強大的競爭優勢，漂流到已經有海藻覆蓋的海岸線幾乎沒有機會生根。這意味著當地居民有更大的機會在繁殖中勝出。

席爾說，如果一塊漂浮的公牛藻飄呀飄，碰巧漂到已經生長大量藻類的海岸，那么它是幾乎沒有機會生根的。公牛藻最有機會在完全裸露的巖石上被沖上岸。一旦到達那里，它需要將自己的精子或卵與異性的能夠進行生殖的成員相結合。盡管“很難占領那個地方”，席爾說，“但是當發生地震、海洋熱浪或其他致命的災害時，突然之間變得沒有‘本地居民’（本地藻）來與‘移民’競爭，那么，當一些‘移民’到達時，它們的所有配子都有很好的機會占據地位。”

也就是說，當地的生態平衡可以在地質或氣候事件發生時迅速瓦解，在這種情況下，事情就不一樣了。當地的海藻床被摧毀后，新的海藻“定居者”可以迅速占領空缺，從而改變了基因流動的規律。

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這項發現中，最令人驚奇的是，公牛藻的遺傳信息還可以用來證實已知的歷史事件，甚至發現以前未記錄的災難。這一發現對于理解地球歷史上的地質和氣候事件有著重大的意義，因為它揭示了這些事件對生態系統的深遠影響。通過觀察公牛藻的遺傳多樣性，科學家們可以確定地球上的某些地區曾經經歷了巨大的地質和氣候變化，這些事件在歷史上可能被忽視或遺忘。今天的基因科技，讓人類能夠更好地理解地球的歷史，包括地殼運動、地震、冰川期和其他重大事件。

在該報道中提到：剛開始科學家們是不解的；但是經過將近20年的發展，到了2023年，弗雷澤和沃特斯有機會將他們的方法徹底顛倒過來，真正證明其價值。在新西蘭南島東北端的拉蘭吉附近的一個海岸巖石平臺上，這個研究團隊偶然發現了另一個奇怪的海藻基因群體。他們發現，這些海藻與遠在300公里之外的種群共享相同的基因。顯然在這里發生了某種事件——隨后的地質研究證實了海藻的發現：大約2,000年前，拉蘭吉平臺在一次地震中被抬升。

上圖：拉蘭吉平臺水位線上方隆起的“凳子”最初形成于海平面，后因地震活動而隆起。資料來源：新西蘭奧塔哥大學

上圖：奧塔哥大學的研究人員利用激光雷達（LiDAR）測繪和海藻遺傳學，在馬爾堡的拉蘭吉（Rarangi）發現了一個之前未被發現的海岸隆起區。這些發現揭示了一個海拔1米的隆起區域和一個海藻物種，該物種在一次古代地震后滅絕、并重新拓殖，凸顯了地震活動對海岸景觀和物種的持久影響。圖片來源：新西蘭奧塔哥大學

也就是說，這項研究的另一個重要發現是，通過公牛藻這個“窗戶”，可以推測出地殼運動的速度。根據研究，要摧毀公牛藻，地殼必須迅速上升兩米或更多。但是如果地殼上升速度較慢的話，那么堅韌的海藻床可以繼續存活并逐漸適應新的環境。這一發現為地質學家提供了一種新的方法，用來確定地殼運動的速度和強度，從而更好地理解地球的地質歷史。

編譯：Qianjia

審核：Sara

編輯：Tommy

來源: 中國綠發會