据美国物理学家组织网近日报道，美国卡内基学院、加利福尼亚大学洛杉矶分校与美国能源部联合研究院利用先进的计算机工具，分析了28种植物中与光合作用相关的基因组，编制出与光合作用有关的597个编码基因蛋白的详细目录，从而可更好地从基因学角度研究支撑植物生理与生态的各种生物过程。研究论文发表在最新一期《生物化学杂志》上。

　　这597个来自植物和绿藻基因组的编码蛋白，称为GreenCut蛋白质，是光合生物特有的蛋白。其中286个是当前已知的功能蛋白，剩下的311个尚无法与特定的生物过程联系起来。

　　叶绿体是进行光合作用的工作间，有52%的GreenCut蛋白质位于叶绿体上。目前人们普遍认为，叶绿体是从一种能进行光合作用的单细胞细菌——藻青菌进化而来。大约15亿年前，藻青菌被更加复杂的、不能进行光合作用的细胞所吞噬，两种生物之间形成了最早的共生关系。在进化过程中，藻青菌将它的大部分基因信息转移给了宿主生物的细胞核，丧失了独立生存能力。

　　“这种基因减退的藻青菌是叶绿体的基础，却保持了它的光合作用能力和某些基本的代谢功能，如合成氨基酸和脂肪。叶绿体中发生的这些过程，也必须和其他代谢过程紧密结合在一起。”卡内基学院研究员格鲁斯曼解释说。

　　最近发现的证据表明，并非所有的GreenCut蛋白质都在叶绿体上，许多参与光合作用的GreenCut蛋白对于植物其他功能作用也起着关键作用，可能涉及新陈代谢调控、DNA转录控制、线粒体产生能量、过氧物酶体（能净化室内空气）等细胞器正常功能的发挥。

　　进一步扩展研究范围之后，研究人员还发现，在古老的藻青菌、红藻及硅藻等其他单细胞藻类中，也保留了多种GreenCut蛋白质。格鲁斯曼表示，比较多种生物中所含有的GreenCut蛋白质，有助于进一步揭开这些蛋白质在光合细胞中的作用，研究叶绿体的进化过程，以及在不同条件下，光合细胞是如何调整变化以适应生存环境的。

美丽的大堡礁可能会消失

印度洋18米深处的珊瑚白化

不同大气CO2浓度和增温条件下珊瑚礁生态系统状态

　　海洋变暖、酸化正使全球珊瑚礁面临空前危机——

　　大堡礁是世界上最大的堡礁型珊瑚礁岛礁群。然而，根据澳大利亚昆士兰大学研究小组日前公布的最新研究结果，如果继续保持目前的二氧化碳排放增长率，最多10年，大堡礁便会死去。

　　不仅如此，在全球二氧化碳排放居高不下的今天，海洋变暖和海水酸化，正悄然侵蚀着地球珊瑚礁的未来。

　　万年自然奇迹或将毁于一旦

　　珊瑚和珊瑚礁是两个不同的概念。珊瑚虫死亡后其骨骼就成为礁块，在其上面再长出新的珊瑚，珊瑚礁就是如此长期累积而形成。

　　世界上规模最大的珊瑚礁是位于澳大利亚的大堡礁。它北起托雷海峡，南至弗雷泽岛附近，长达2000多公里，由2900多个礁体和约940个大小岛屿沙洲组成，总面积达20.7万平方公里。很难想象，这项庞大工程的建造者，竟然是直径只有几毫米的腔肠动物——珊瑚虫。每个珊瑚虫分泌碳酸钙骨骼形成自己的“房子”。这些“小房子”一个叠一个地形成，珊瑚群落就会像城市一样扩张，其他海洋生物依附上来繁衍生息，把一簇簇珊瑚礁块“黏合”为整体。壮观的珊瑚礁群落就是珊瑚虫日积月累造就的奇迹。

　　澳大利亚海洋科学研究所的首席科学家查理·韦朗介绍说，大堡礁海域内有400多个石珊瑚物种，它们构筑了三维的环境框架，是其他一切生物的栖息之所。作为一个异常丰富的生态系统，大堡礁庇护着5000种软体动物、1800种鱼、125种鲨，还有数不清的微小生物。多彩的海藻装点着礁石，每一条缝隙都有数以万计的生物栖居在里面。

　　全球两成珊瑚礁已消失

　　中科院南海海洋研究所海洋地质专家张乔民教授在接受本报专访时介绍，珊瑚的生长速度非常缓慢。通常枝状珊瑚每年可长10cm左右，块状珊瑚长几毫米到1cm。从地质上冰后期海平面上升算起，以珊瑚这样的生长速度来估计，大堡礁全新世礁体底部距今恐怕已经达1万年之久。

　　六年前，生物学家们还对大堡礁的命运相对乐观，那时人们发现部分珊瑚虫即使在温度较高的海水中也能适应。然而，最新公布的多项研究结果显示，拥有如此强大应变能力的珊瑚虫在全球范围内也不到25%。研究者计算出，在目前的海水变暖速度下，大堡礁珊瑚虫每年必须向南移动15公里才能保持良好生存状况，但整个珊瑚礁系统却不具备此种能力。

　　张教授介绍，从地质史上的历史数据可看出，工业革命以来，随着大气中二氧化碳排量的不断增加，海水变暖、酸化加剧，其变化速度超越了此前数百万年间变化的总幅度。作为气候变化指标性的海洋生态系统，珊瑚礁首当其冲受到考验。2008年估计被破坏而失去的珊瑚礁占全球珊瑚礁总面积的19%，这个趋势还在蔓延中。尽管如此，张教授认为，大堡礁十年内或将死去的预测也许有些夸张。“大堡礁一直是受人类活动影响最小、‘健康状况’最好的珊瑚礁。如果大堡礁10年就会死去，那么我们沿海地带的珊瑚礁恐怕5年就会消失。”他说。

　　珊瑚礁致命：“双生”杀手

　　杀手1：海水升温

　　在珊瑚虫内部，生活着一种被称为“虫黄藻”的单细胞藻类，两者形成互利共生关系。虫黄藻提供珊瑚虫所需能量的90%以及色素。张教授说，适合珊瑚生长的海水温度为18~29℃，若海表温度异常升高，比如30℃或更高，且持续一定时间，虫黄藻就会离开珊瑚另寻寄主，珊瑚虫失去虫黄藻提供的营养和颜色，珊瑚便只剩下碳酸钙骨骼，呈现出白骨般的颜色，慢慢走向死亡，这就是珊瑚的白化现象。由于海水温度异常升高，1998年曾发生过一次全球性的珊瑚白化危机。这一年出现了有记录以来最高的全球平均气温，当时，全球16%珊瑚白化死亡，印度洋的珊瑚死亡率更高达80%~90%。

　　珊瑚礁大规模白化是全球变暖的第一个生物指示迹象。“工业革命后二氧化碳排量不断增高是全球气候变化的根源。”张教授说。如今，全球气温比起工业革命前已经升高了将近1℃。科学家预计，未来50年二氧化碳的增加和温度的升高都会超过过去50万年珊瑚礁繁茂生长时期的水平。IPCC（联合国气候变迁小组）预测，2100年热带海洋将升温1~3℃，珊瑚礁可能是因全球变化而失去的第一个生态系统。张教授表示全球气候变化对珊瑚礁影响的严重性还在于，珊瑚及其共生藻很可能无法保持与气候变化同步的适应性遗传变化。

　　杀手2：海水酸化

　　全球二氧化碳排放居高不下，除带来海洋变暖的恶果，还产生一个邪恶的“双生儿”：海水酸化。海水酸化和造礁生物钙化率降低是全球珊瑚礁骨架建造的重大威胁。澳大利亚海洋学家西尔弗曼2009年预测当二氧化碳的浓度翻番到560ppm时，所有的珊瑚礁将停止生长并开始溶解。

　　工业时代以来，燃烧煤等原料产生了大量二氧化碳，海水正在以不可想象的速度变酸。张教授介绍，相比起工业革命前，如今，表层海水全球平均酸碱度（pH值）已经降低了0.1个单位。虽然只是0.1，对海洋生物带来的影响却是很大的。变酸的海水会侵蚀珊瑚礁，导致一些鱼类无家可归。

　　这当中的过程是这样的：海水本为微碱性，但如今每年人类排放数十亿吨二氧化碳，其中 1/3或1/4会被海洋吸收，持续吸收的二氧化碳会使代表海水中酸性强度的指标氢离子增加，随着氢离子增多，海水的微碱性状态减弱，酸度增加，海水中碳酸盐离子浓度随之降低，这导致碳酸钙钙化速率降低，从而严重影响到珊瑚礁等海洋钙质生物的钙化过程。

　　对珊瑚礁系统来说，最易被酸腐蚀作用伤害的是快速生长的枝状珊瑚。一旦礁盘的骨架变得脆弱，就容易被海浪、风暴、疾病、污染物等击碎。“根据大堡礁69个礁的328个块状滨珊瑚样品的分析结果，1990年以来珊瑚钙化率下降14.2%，其中主要因素是线性生长率下降13.3%。这是至少过去400年没有出现过的区域性急剧下降。”张教授说，按着这个变化趋势下去，“未来如果大气中CO2浓度达到480ppm，海水中碳酸盐离子浓度达到200μmol/kg，那将是珊瑚礁生态系统发生重大变化的临界点。这对珊瑚礁来说是灾难性的，地球上的珊瑚礁群落或将不复存在。”

　　拯救珊瑚礁：减排是唯一良药

　　我国珊瑚礁面临严峻挑战

　　珊瑚礁对海洋生态系统和人类生活都有重要意义。张教授介绍，珊瑚和虫黄藻互利共生造就的生态系统堪称“海洋绿洲”，其生物多样丰富性又可称之为“海洋热带雨林”。“珊瑚礁是海洋中生物多样性最高的一个生态系统，生物种类估计多达100多万种，单位面积中的生物种类比热带雨林还要多。”他说。此外，珊瑚礁有另一个不为人知的贡献：它对于维持全球碳循环至关重要。“大气中的一部分碳元素被海水吸收，以珊瑚礁的形式固定下来埋入海底。如果碳元素进入海水后不能固定下来，依旧保持在大气中，那么地球的温室效应将会更加严重。”张教授说。

　　因此，拯救珊瑚礁迫在眉睫。种种残酷的数据和严峻的现实表明，只有减排，从根本上减少二氧化碳排放量才是遏制海水酸化以及全球变暖趋势的最佳途径，才能更好地保护珊瑚礁。“在一定程度上，珊瑚礁生态环境的破坏程度和人口密度成正比，也同人类的经济活动成正比。”张教授说。

　　按照世界资源研究所2002年的计算，我国珊瑚礁面积合计约7300平方公里，占世界珊瑚礁总面积的2.57%。在全球变暖的现实面前，中国珊瑚礁的保护同样面临严峻的挑战。“珊瑚生长在海洋的潮下带，一般在海平面下三四十米以浅生长得最好。而珊瑚礁海岸区的城市发展，挖塘养殖，围海造田，养虾、晒盐等经济活动，以及炸鱼、毒鱼、抛锚等捕鱼方式，都会对珊瑚生态系统造成破坏。”张教授介绍说。

　　例如海南三亚鹿回头地区的珊瑚礁，在最靠近港口和城市的岸段，活珊瑚已基本消失并难以恢复。鹿回头岸段活珊瑚的覆盖率在上世纪60年代达到80%~90%，2006年已下降到12%，原来茂盛的活珊瑚带如今已是一片荒凉。“可以预见，未来全球气候变化的影响将会逐渐加强，我国珊瑚礁海岸将面临最紧迫的威胁。”张教授不无忧虑地表示。

　　美国加州大学洛杉矶分校的研究人员6日表示，他们首次发现了人体细胞生物传感器分子的机理，为复杂的细胞控制系统提出了新的阐述。相关内容将以“本周论文”的形式刊登在6月10日出版的《生物化学杂志》上，该成果有望帮助人们开发出应对高血压病和遗传性癫痫症等疾病的特殊疗法。

　　人体细胞控制系统能够引发一系列的细胞活动，而生物传感器是人体细胞控制系统的重要组成部分。被称为“控制环”的传感器能够在细胞膜上打开特定的通道让钾离子流通过细胞膜，如同地铁入站口能够让人们进入站台的回转栏。钾离子参与了人体内关键活动，如血压、胰岛素分泌和大脑信号等的调整。然而，控制环传感器的生物物理功能过去一直未为人们所了解。

　　如同能够监视周围环境并能发出声信号的烟雾报警器，细胞能够通过了解变化和产生反应的分子传感器来控制细胞内的环境。

　　研究人员发现，当钙离子与控制环结合时，构成了被称为BK通道的细胞内部结构，细胞作出的反应是允许钾离子通过细胞膜。BK通道存在于人体多数细胞中，它们掌控着基本的生物过程，如血压、大脑和神经系统电信号、膀胱肌肉收缩和胰腺胰岛素分泌等。

　　加州大学洛杉矶分校研究人员首次证明控制环如何被激活，以及如何重新调整自己以便打开让钾离子穿过细胞膜的通道。利用实验室中先进的电生理学、生化和光谱仪技术，研究人员观察到钙离子与控制环的结合以及控制环结构的变化。该变化是其将钙离子结合的化学能转化为帮助打开BK通道的机械能。

　　研究负责人、洛杉矶分校麻醉学系分子医学部副教授里卡多·奥尔塞斯表示，在类似于活细胞的条件下，他们能够控制发生在生物传感器中的生物物理变化。他们相信细胞中的变化反应了人体中BK通道运行时分子的活动情况。

　　研究报告作者安诺希·贾沃荷瑞恩认为，人体分子生物传感器是令人兴奋的研究领域，希望研究成果能够让人类更深入地了解复杂的生物传感器是如何运作的。由于BK通道和其传感器与正常生理机能的许多方面相关，因此研究人员还相信，生物传感器工作过程也许与疾病的不少方面也相关，例如，已证明BK传感器的失常与遗传性癫痫病有关。

　　研究人员将进一步了解BK控制环感应器以及通道是否涉及传感小分子（而不是钙离子），这些小分子在人体工作中同样也具有十分重要的生物意义。

英国肯特郡海岸外，一只海豚靠近一艘皮划艇，她和人类的相处亲密无间

海阔凭鱼跃：肯特郡海域，一只海豚高高跃起

度假的人们争相跳入海中，希望能和海豚一起互动

苏格兰水域，两只宽吻海豚跃出水面

爱尔兰水域，乌特·玛格丽芙（Ute Margref）和一只海豚玩耍

英吉利海峡，一只海豚和一群孩子一起玩耍

　　这些珍贵的镜头都是一位致力于拍摄我们这个星球上最聪明的动物之一——海豚的摄影师的作品。这位摄影师名为特里·维特克(Terry Whittaker)，他往来英国和爱尔兰，捕捉着一个又一个野生海豚生活的场景。功夫不负有心人，这位英国摄影师在过去的5年间拍摄到了这些近距离的海豚照片。

　　与此同时，科学家们对于在英国海域发现已知观测到的最大规模须鲸群感到惊奇不已。研究人员在英国康沃尔郡海岸外大约50~70英里(大约80~110公里)的海面上发现了大约21头须鲸，它们在海面上逗留了超过30分钟。

　　摄影师维特克的作品向我们展示了这些智慧生物是如何在波浪间穿行的，表演着复杂的翻滚动作，并且和人类互动密切。

　　维克特先生要拍摄更多有关海豚这种可爱动物的决定是受到了一次他在肯特郡遭遇的启发。当时他拍摄到当地海岸外一头海豚的美妙镜头，他坚信这是一头母海豚，她正和游泳和玩皮划艇的人们亲密无间的尽情玩耍。她和人类的关系是那样亲密，甚至会允许人们骑在她背上，或者和她一起肩并肩在水里游泳。

　　被这一幕感染，甚至那些晒日光浴的人们也忍不住下水和这只海豚一起玩耍开了。维特克深受感动，他决心游历英国和爱尔兰，拍摄更多有关海豚的照片。

　　这位55岁得肯特郡居民表示：“我之前曾经游历世界拍摄海洋哺乳动物，但我却很少留意就在我们身边的这些动物。有一天，一只海豚突然就出现自我的家门口，她是一只孤单的海豚，平常看到她们不太容易，所以我决定要去拍摄海豚。”

　　他说：“这只海豚非常友好，在跟人类熟悉之后甚至变得更加亲密无间。她变得非常温顺，允许人们抓住她，跟她嬉戏玩耍。她还很喜欢皮划艇，有时候会绕着它转圈，然后游到下面顶它。”

　　维特克先生说：“我对人们对待野生动物的反应和态度非常感兴趣，因此我在接下来的一年中几乎天天出去拍摄海豚。人们简直要为这只海豚疯狂了，大群的人冲向海滩，就为了能和这只海豚见上一面。一些每天都会见到这只海豚的人们表现了对她的尊重，但是还有其他很多人涌向海滩。还有很多人会游进水里试图接近她。这让海洋生物学家们很担心，他们试图阻止人们这样靠近她，因为尽管人们都会将和海豚一起游泳视作一件了不起的经历，但是那样做却会伤害到这种可爱的动物。”

英国南部水域，一只海豚跃出水面向路过皮划艇上的人们问好，可是却把这两位乘客吓得不轻。一路追踪海豚的海洋生物摄影师维特克抓拍下了这一有趣的场景

肯特郡，一只孤独的海豚追逐一条鱼，后者高高跳出水面

苏格兰：一只宽吻海豚跳出水面，掀起阵阵水花

康沃尔郡北部海域，一头须鲸喷出水柱

这是在康沃尔郡附近水域发现的须鲸群中的一头，这是英国水域发现过的最大规模须鲸群之一

　　这不但会让她们对于和人类接触习以为常，还会让她们陷于受到伤害的风险之中。她们可能会被过往的船只擦伤，或者被人类布设的渔网缠住。

　　当维特克先生完成在肯特郡的观察拍摄之后，他又前往苏格兰和爱尔兰西部海岸观察更多的海豚。并且从那以后他每年都要去一次爱尔兰。

　　他说：“因为苏格兰和爱尔兰的人没有那么多，所以不会发生像在肯特郡那么疯狂的事情。我在这里观察到小到3只，大到20只海豚组成的群体。看到她们的感觉真是棒极了。”

　　他说：“我现在还会每年去一次苏格兰。那里也有大群的海豚，你站在海岸边就能看到她们。你站的地方离开她们就两三英尺的距离，这简直不可思议。我曾看见她们捉鱼的场景，还有几只高高跃出水面。这样的场景就发生在你面前，让人觉得惊奇不已。”

　　与此同时，人们还在康沃尔郡的海岸外发现了须鲸群落，这是这个星球上第二长的动物，同时也是极度濒危的物种。

　　汤姆·布雷顿(Tom Brereton)博士来自海洋生物组织，他称自这样的地方能看到这些须鲸是“令人难以置信”的。

　　这个群落是3月21日，在康沃尔郡和彭布罗克郡之间一处称为凯尔特深水区(Celtic Deep)的海域被发现的。当时研究人员们正在这片水域进行一个为期三周的鱼群调查，寻找一些成群的鱼类，如沙丁鱼。但却有了这一意外的收获。

　　布雷顿说：“看到这么多个体是非常不同寻常的，历史上，在这一水域从未发现过如此大的群体。在过去的10年间，在威尔士和康沃尔郡也曾出现过目击记录，当时都是很大的新闻。但是像这样在这么小的一片水域里看到超过20头得规模实在是太罕见了。”

　　长须鲸是一种须鲸类，它们没有牙齿，而是像梳子一样从大量海水中过滤出小鱼小虾作为食物。这么大型的庞然大物竟然以这么小的动物为食，显得非常特别。

　　这是世界上长度第二的鲸类，同时也是目前已知的第六大动物，最大的蓝鲸类可以长到大约27米长。这种鲸分布在全球各个海域。

　　在法国比斯开湾常常可以看到大量的须鲸，但在英国海域发现须鲸一般认为还是比较少见的。

　　专家认为这群须鲸可能是在追逐一大群磷虾，并被引导进入了这片水域。

　　发现这群须鲸的科学家是贝克·斯考特(Becky Scott)，查洛尔·约尔汉姆(Cheryl Yarnham)和斯蒂夫·休斯(Steve Hughes)。

　　小组负责人斯考特解释说：“我们在半小时左右的时间里连续观察到5个群落，最大的群落个体数量达到了7头。这些鲸鱼时不时喷出水柱，浮上水面呼吸，能目睹这样的一幕真是太棒了。幸运的是，船上还有其他几位科学家能和我一起分享这样的乐趣。”

　　科林·麦克里德(Colin MacLeod)博士是海洋生物组织的首席科学顾问，他表示在英国水域目击须鲸活动可能是由于全球气候变化导致的海洋生物活动区域变动的一个体现。

　　他说：“这种变化说明全球气候的变化已经对我们的海洋生物的活动区域产生影响。如果说气候变化已经对须鲸这样的顶级捕食者产生这样大的影响，那么有理由认为在食物链更低端的海洋生物受到的影响应当更大。这其中就包括一些具有重要商业价值的海产品物种。”

　　海洋生物组织(Marinelife)是一个非政府慈善组织，它的目标是致力于研究并保护英国海岸附近水域生活的鲸类、海豚和海鸟。(晨风)

又宽又长的珊瑚礁在澳大利亚东岸近海可以轻易得见，把大陆架与水下光线较暗的深海分隔开。

网条鹦嘴鱼绽开颇像马戏团小丑的“笑容”，展露强有力的取食工具
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　　撰文：珍妮弗 · S. 霍兰 Jennifer S. Holland

　　摄影：戴维· 杜比莱 David Doubilet

　　翻译：王晓波

　　珊瑚海水面下不深的地方就是大堡礁生机勃发的居所，鹦嘴鱼啃着岩石，螃蟹为了抢夺藏身地挥着螯钳打斗，一条近300公斤重的石斑鱼体内的鳔鼓荡有声，宣示自己的驾临。鲨鱼和银鲹鱼迅疾地掠过。海葵的触手摇摇摆摆，细小的鱼虾巡逻各自的地盘，如同跳着欢快的舞蹈。但凡脚底不生根的水族都随着每一股浪涌漂摇往复。

　　这礁区的生灵如此丰富繁多，正是其名中有“大”的缘由之一。大堡礁庇护着5000种软体动物，1800种鱼，125种鲨，还有数不清的微小生物。但最让人一见倾心的景致——也是其跻身世界遗产的主要凭恃——还是那广大无朋的珊瑚礁。有的珊瑚如鹿角般兀立，有的好似被海浪磨光的玉盘，有的状如棒球手套，还有的拥有皮革的质感。软珊瑚附身在硬质同类之上，多彩的水藻与海绵装点着礁石，每一条缝隙都有某种生灵栖居在里面。每越过一段距离，水族品类便有不同，那变化无穷的生态为世间仅有。

　　时光，潮汐，再加上一颗沧桑变迁的星球，于上千万年前造就了大堡礁，并一次次将它磨蚀再培育回来。如今能促使礁石生长的各种因素正以空前的速度改变，这一次，它所经受的摧残或许会使它再也无法恢复元气。

　　西方人登门 欧洲人认识大堡礁是经了英国探险者詹姆斯· 库克的引介，而后者基本上是无心而至。1770年，库克船长听到了木板蹭到岩石的咯吱声，他当然想不到，自己的船已驶入了地球上最庞大的活体构造之中——超过2.6万平方公里形状各异的珊瑚礁，时断时续地绵延过2300公里长的海域。

　　库克当时正率队在今之昆士兰一带的近海中探索，所驾“奋进号”被卡在了这片暗礁迷宫里。海面下，犬牙参差的珊瑚尖塔戳进船体，把它抓得牢牢的。木板碎裂，海水涌入，船员们满面惊惶地跑上了甲板。船长指挥他们勉强驶进了一处河口，修补了船舱。

　　在这帮欧洲人触礁之前，澳洲土著已在这片区域生活了数千年。珊瑚礁是当地文化的重要部分，土著驾着独木舟在这一带漂游，打渔，网条鹦嘴鱼绽开颇像马戏团小丑的“笑容”，展露强有力的取食工具用来从礁石上刮掉海藻的坚固牙齿。尽管它们的进食行为有时会伤到个别的珊瑚，但总体来说是有益的。没有它们，藻类的繁生可能会扼杀珊瑚礁。

”澳大利亚海洋科学家查理· 韦朗，此时正在大堡礁北部叹赏一丛壮观的珊瑚

　　大堡礁的生灵如此丰富繁多，正是其名中有“大”的缘由之一。时光，潮汐，再加上一颗沧桑变迁的星球，于上千万年前造就了大堡礁，并一次次将它磨蚀摧毁，再培育回来。并把有关礁区水族的神话代代相传。但历史学家并不确定土著人对礁盘的地质、水产的了解可追溯到多少年前。库克误打误撞到此后又过了几十年，从事地图绘制的英国人马修· 弗林德斯一路“穿针引线似的”绕过暗礁而来，同样遇上了一两场倒霉事，不过他被礁盘的壮阔打动而为它起了“大堡礁”之名。

　　扩张与侵蚀 这巨大无比的礁盘系统之所以能现于世间，却要归功于一种通常只有米粒般大小的生物——珊瑚虫。它们是礁石的基本建设单位，在微小的身体内豢养共生藻类以获得养分，过群体生活。靠着体内藻类光合作用提供的能量，每个珊瑚虫分泌石灰质(碳酸钙)形成自己的“房子”。这些小房子一个叠一个地形成，珊瑚群体就会像城市一样扩张，其他海洋生物很快依附上来繁衍生息，把一簇簇珊瑚“黏合”为整体。

　　澳大利亚的东端海域拥有生成珊瑚礁的成熟条件。在清澈而富于湍流、光线充足的浅水里，珊瑚的生长最是活跃。珊瑚虫繁衍数百万世代之后，形成的礁石就不再是孤立四散的石灰质块，而是连成凌乱的一大片，形状、大小和庇护的生物种类由其在海洋中的位置决定——比如离海岸多远——还要看受到了什么样的作用力，比如海浪冲击。如果离岸太远，海水较深而光线减弱，就根本不会有礁石了。

　　“在大堡礁，生命存在的模式从头至尾是由珊瑚塑造的，”澳大利亚海洋科学研究所的首席科学家查理· 韦朗说，该海域内有400多个珊瑚物种，“它们构筑了整个环境，是其他一切生物的栖息之所。”完美的水温、清澈度和洋流，使得盘状珊瑚的直径每年可增大30厘米之多；同时，礁盘也受到持续的侵蚀，浪涛、海水化学成分、以石灰质为食的生物都是损毁作用力。礁石消失的速度远远慢于生成速度，尽管如此，还是有多达90%的礁石最终碎落在海里，化成了沙。所以大堡礁的外表总在不断改变。

　　从地质年代来看，内部礁石层相对比较年轻，历史不足万年，但大堡礁的源起要早得多。韦朗说，大约2500万年以前，昆士兰随着印澳大陆板块的运动而伸入热带水域，珊瑚幼虫便开始乘着向南的洋流，随处寻找可以扎稳脚跟的地方。渐渐地，它们群集形成的礁石不断壮大，沿着海床扩展开来，并容纳了繁多的海洋生物。

　　坎坷路难行 自从大堡礁初次扎稳根基以后，冰川期多次来临，大陆板块逐渐挪移，海水与大气的情况也曾有过剧烈波动。这片礁盘见证了许多次的轮回——壮大到损毁，面目全非到气象如新，全凭大自然一时的兴致决定。

　　“如果把大堡礁的历史写下来，那就是一篇天灾目录，”韦朗说，这源于星球本身的风云变幻。但礁盘总能从这些灾难中复苏。

凯恩斯附近海域中，紧密簇拥在一起的硬珊瑚，其中大多是鹿角珊瑚属的物种，争夺着生长空间和供给能量的阳光。

　　今天，又有新的灾难使礁盘陷入险境，复苏的前景却渺茫。科学家说，如今世界气候的变化速度太快，对珊瑚礁似乎是毁灭性的打击。气温上升、阳光中的紫外线增强，会促使珊瑚发生“白化”反应：珊瑚细胞中的彩色藻类产生了毒性，被排斥出去，使作为寄主的珊瑚变作白骨般的颜色。然后丰茂的海草也许会使光秃秃的珊瑚窒息而死。

　　1997至1998年大堡礁等礁盘的大规模白化，是由当时严重的厄尔尼诺现象和破记录的海面高温引起的，有些地点的水温比正常情况高出1.5摄氏度以上。2001年、2005年又都发生了同样现象。有些珊瑚礁专家说，到了2030年，这种破坏效应每年都会出现。

　　高温还导致60年来的海洋浮游植物持续衰退，而它们不仅能吸收温室气体，还直接间接地养活着海洋中几乎所有的生物。礁石鱼类也会被上升的水温影响，有时表现为大胆凶猛的行为——不论对天敌还是对猎物。而海平面的变化，或升或降，对珊瑚的影响同样恶劣，不是把它们暴露于过多阳光之下，就是使之淹在太深的水中难见天日。

　　眼下更为直接的威胁是今年早些时候澳大利亚的洪水，巨量的土壤沉积物和富含毒素的污水涌入昆士兰海域的礁盘。它对海洋生物的全部危害在几年内还无法确知，但大堡礁中很可能有大片珊瑚因此遭受灭顶之灾。

　　而海水酸度的考验才是最严峻的。

　　地球经历的五次生物大灭绝中，全世界的珊瑚生态系统每一次都要跟着遭殃。最早的一次大约在4.4亿年前。温室气体的含量会在千万年中自然攀升，生物学家韦朗说，火山在高度活跃期喷出的巨量二氧化碳可能是导致珊瑚死亡的重大因素，约6500万年前的最近一次大灭绝就属于这种情况。当时，海洋从大气中吸收了越来越多的温室气体，使海水酸度增强，最终破坏了海洋生物合成贝壳和骨骼的能力。

　　这种酸化过程当下正在有些海域发生。最容易被酸的腐蚀作用伤害的是快速生长的枝状珊瑚，以及对黏结礁石具有关键作用的分泌钙质的藻类。一旦礁盘的骨架变得脆弱，就很容易被海浪、风暴、疾病、污染物等祸害击碎。

　　韦朗说，远古时代曾有许多珊瑚适应了海水的酸度变化，但他对大堡礁的未来很不乐观。“古今的区别是，当时的变化是在漫长区间内发生的，珊瑚有数百万年的时间来拿出对策。”他担心人类工业排放的数量空前的二氧化碳、氮和硫，再加上因冰川融化而不断释出的沼气，会使许多礁盘在50年内丧失生机。剩下的将是什么呢？“泡在海藻浓汤里的珊瑚骨架而已，”他说。

　　跬步致千里 当然，每年造访大堡礁的两百万游客，因生机繁盛的水下天堂的盛誉而来，来后仍觉得不虚此行。但如果你有心，是看得到它的瑕疵的。礁盘有一道3公里长的“疤痕”，是去年4月一艘中国运煤船撞的；其他一些触礁的船只和偶尔的石油泄漏染污了栖息地。陆地上的洪水冲走的沉积物，以及农业设施流失的营养物，进入海洋后都会破坏珊瑚生态。但澳大利亚人不会坐视大堡礁毁掉，已掀起全国范围内的呼声。对许多当地人来说，珊瑚礁如同挚爱的家人，而其重要的经济价值亦不可忽视：礁区旅游业每年为国家财政带来10亿美元以上的进账。

　　科学家面临的挑战在于，要在快速变化的环境条件下保持礁盘健康。“如果你想修理一部发动机，先得明白它如何运作，”詹姆斯库克大学的海洋生物学家德里· 休斯说，“这道理对珊瑚礁也适用。”休斯等人正在调查珊瑚生态的运作方式，以确保能拿出有效的保护措施。

　　眼下的当务之急是：明确过度捕捞的全部危害。传统上，商业渔船可以在礁盘周边沿线作业，即便在1975年当局将34万多平方公里海洋栖息地划为水上公园后也未遭禁止。但随着大捕捞量引来越来越多的忧虑，澳大利亚政府于2004年从这片海域中策略性地选取三分之一，规定为严格的禁渔区——连消闲垂钓也不准。结果，水族复苏的规模和速度都超出了预期，例如，在禁渔令发布两年后，在珊瑚间活动的鳟鱼数量多了一倍。

　　科学家们还想弄明白，是什么让一些特定种类的珊瑚在环境变化时生命力格外顽强。“我们知道有些珊瑚礁禁受着比其他同类严酷得多的条件，”昆士兰大学的礁石生态学家彼得· 芒毕说，“利用几十年累积的海水温度数据，可以找出对暖水适应得最好的礁区，集中开展保护措施。”他指出，了解珊瑚怎样从白化中恢复，并推测出新的珊瑚虫将在哪里生长，有助于设计保护区。即便公开表达悲观的韦朗也承认，让珊瑚长期存活下去的可能性是有的——如果能迅速终止种种伤害礁盘的不良行为的话。

　　大自然也有自己的一套“安保措施”，珊瑚自身的一些基因可能曾帮它们捱过了以往的环境灾害。许多种珊瑚通过杂交而进化，在礁盘中，大约三分之一的珊瑚每年都大举产卵繁殖。在这样的事件中，一块礁区就能有多达35个珊瑚物种同时播撒精子和卵子，它们数以百万计而遗传特性相互迥异，在海面上自由交合。“这为杂交物种的产生提供了绝好的机会，”詹姆斯库克大学的海洋生物学家比提· 威利斯解释道，尤其是在气候与海水化学成分如此动荡不定的当下，杂交能够快捷地实现珊瑚的适应性与抗病能力。

　　说真的，尽管面临今天的种种严峻威胁，大堡礁却不会轻易颓败。毕竟它以前就曾抵住灾难性的气候变化而不灭。而且它周围还有各种各样的海洋生物会帮忙保住礁盘。科学家在2007年的相关研究中发现，海域中如果有繁盛的以海草为食的鱼群，珊瑚也会兴旺。“如果某种人类行为灭掉了食草鱼类，比如过度捕捞，海草就会取代珊瑚。”休斯说。

　　来到大堡礁的人可以看见鱼群在履行它们不可或缺的职责。在接近礁盘北角的午后摇曳的光线里，富丽堂皇的珊瑚礁壁伫立海底，下面有一条罕见的蝙蝠鱼，鳍肢修长，面孔漆黑，正啃着一绺绺马尾藻。还有一群鹦嘴鱼，合为一体的牙齿如同克丝钳，咯吱咯吱地撕咬礁石上红红绿绿丛生的海藻。

荧光小蘑菇：24小时绽放黄绿光芒

　　这种蘑菇生活在巴西圣保罗附近的森林中，可以全天24小时发出荧光。荧光小蘑菇身上带胶质，会发出灿烂的黄绿光。加上它，全球150万种物种中，能发出生物荧光的真菌类物种达到了71种。

达尔文树皮蜘蛛：编织全球最大网

　　这种蜘蛛编织的蜘蛛网遍布河流、小溪和湖泊。达尔文树皮蜘蛛可以编织2.8平方米的蜘蛛网，比任何其他物种编织的环状网络都要大，它们吐出的蛛丝要比杜邦公司生产的凯夫拉纤维牢固10倍，是已知最牢固的生物材料。

泰坦尼克食锈菌：钢铁克星

　　研究者在泰坦尼克号锈迹斑斑的残骸上发现了食锈菌的踪迹，这些食锈菌会黏附在钢铁和锈斑表面，借助其他微生物的帮助，吞噬沉船的金属。如果一直腐蚀下去，这些细菌会将泰坦尼克号吞噬得一干二净。研究者认为，这些细菌可以用来解释为什么其他一些海底沉船会被分解。

金斑蜥蜴：低调巨人

　　这是一种皮肤带有金色斑点的蜥蜴，其躯体长达2米。金斑蜥蜴生活在菲律宾吕宋岛附近的森林中，科学家认为，虽然金斑蜥蜴全身金光闪闪，但因为它大部分时间生活在树上，所以才一直没被发现。

　　“珊瑚礁对我而言是独处和思考的好地方，”澳大利亚海洋科学家查理· 韦朗说，他此时正在大堡礁北部叹赏一丛壮观的珊瑚，“但我知道它们的生命是脆弱的。未来隐伏的危险让我害怕。”

　　查林格湾节律分明的海流把一群斜纹石鲈推来扯去。它们有着丰厚的唇肉，惯于在夜间从海底沙床中捕捉无脊椎动物为食。

　　每年有一两个月圆之夜，无法挪动脚步的石珊瑚会同时释放一团团精子和卵，掀起一场集体繁衍的狂欢。受精的卵一旦在或近或远的地方安顿下来，就会逐渐长成新的珊瑚礁。

　　一条3米长的虎鲨被抹香鲸死尸的味道引来，到礁盘边缘来大吃漂浮的死肉。它吃剩的残渣碎屑将沉落，喂养礁盘中较小的居民。galeocerdo cuvier

　　大堡礁的生灵如此丰富繁多，正是其名中有“大”的缘由之一。时光，潮汐，再加上一颗沧桑变迁的星球，于上千万年前造就了大堡礁，并一次次将它磨蚀摧毁，再培育回来。并把有关礁区水族的神话代代相传。但历史学家并不确定土著人对礁盘的地质、水产的了解可追溯到多少年前。库克误打误撞到此后又过了几十年，从事地图绘制的英国人马修· 弗林德斯一路“穿针引线似的”绕过暗礁而来，同样遇上了一两场倒霉事，不过他被礁盘的壮阔打动而为它起了“大堡礁”之名。

　　扩张与侵蚀 这巨大无比的礁盘系统之所以能现于世间，却要归功于一种通常只有米粒般大小的生物——珊瑚虫。它们是礁石的基本建设单位，在微小的身体内豢养共生藻类以获得养分，过群体生活。靠着体内藻类光合作用提供的能量，每个珊瑚虫分泌石灰质(碳酸钙)形成自己的“房子”。这些小房子一个叠一个地形成，珊瑚群体就会像城市一样扩张，其他海洋生物很快依附上来繁衍生息，把一簇簇珊瑚“黏合”为整体。

　　澳大利亚的东端海域拥有生成珊瑚礁的成熟条件。在清澈而富于湍流、光线充足的浅水里，珊瑚的生长最是活跃。珊瑚虫繁衍数百万世代之后，形成的礁石就不再是孤立四散的石灰质块，而是连成凌乱的一大片，形状、大小和庇护的生物种类由其在海洋中的位置决定——比如离海岸多远——还要看受到了什么样的作用力，比如海浪冲击。如果离岸太远，海水较深而光线减弱，就根本不会有礁石了。

　　“在大堡礁，生命存在的模式从头至尾是由珊瑚塑造的，”澳大利亚海洋科学研究所的首席科学家查理· 韦朗说，该海域内有400多个珊瑚物种，“它们构筑了整个环境，是其他一切生物的栖息之所。”完美的水温、清澈度和洋流，使得盘状珊瑚的直径每年可增大30厘米之多；同时，礁盘也受到持续的侵蚀，浪涛、海水化学成分、以石灰质为食的生物都是损毁作用力。礁石消失的速度远远慢于生成速度，尽管如此，还是有多达90%的礁石最终碎落在海里，化成了沙。所以大堡礁的外表总在不断改变。

　　从地质年代来看，内部礁石层相对比较年轻，历史不足万年，但大堡礁的源起要早得多。韦朗说，大约2500万年以前，昆士兰随着印澳大陆板块的运动而伸入热带水域，珊瑚幼虫便开始乘着向南的洋流，随处寻找可以扎稳脚跟的地方。渐渐地，它们群集形成的礁石不断壮大，沿着海床扩展开来，并容纳了繁多的海洋生物。

　　坎坷路难行 自从大堡礁初次扎稳根基以后，冰川期多次来临，大陆板块逐渐挪移，海水与大气的情况也曾有过剧烈波动。这片礁盘见证了许多次的轮回——壮大到损毁，面目全非到气象如新，全凭大自然一时的兴致决定。

　　“如果把大堡礁的历史写下来，那就是一篇天灾目录，”韦朗说，这源于星球本身的风云变幻。但礁盘总能从这些灾难中复苏。

　　4.南美洲安第斯山脉的高海拔湖泊

南美洲安第斯山脉的高海拔湖泊(图片来源：High Lakes Project/NASA Astrobiology Institute/SETI CSC/NASA Ames Research Center)

　　世界上海拔最高的火山湖座落于南美洲的安第斯山脉。它们的海拔高度和与世隔绝的存在状态使其成为地球上最不为人所知的湖泊，此外，它们也与35亿年前存在于火星上的湖泊较为相似。智利安第斯山脉的希姆巴湖(Simba Lake)海拔19265英尺(约合5872米)，因藻类用于保护自身免遭强紫外线辐射侵袭的色素而呈现出红色。它们漂浮在湖面附近，所处深度不足以利用湖水充当一道天然保护屏障。天体生物学家在这里研究快速气候变化对湖泊栖息地和生命适应性的影响，以进一步了解火星和地球早期环境的演化。

　　5.西澳大利亚皮尔巴拉的叠层石

西澳大利亚皮尔巴拉的叠层石(图片来源：Abigail Allwood)

　　在30亿多年前的早期地球，这些叠层石在一个浅水池中形成，保存着地球上最古老生命的记录。它们因微生物“殖民”形成。随着不断生长，微生物与水中的沉积物结合，形成岩石结构。这些叠层石是在西澳大利亚发现的，共有多种不同形态，其中包括照片中展示的锥形。一块块锥形叠层石排列在一起，好似一个蛋格。照片中展示的结构每一个的高度在半英寸(约合1.2厘米)左右。天体生物学家对这些谜一般的结构进行研究，以进一步了解早期地球生命产生和进化过程中所处的环境。

　　6.西班牙红酒河

西班牙红酒河(图片来源：Jenn Macalady/Becky McCauley/Hiroshi Hamasaki)

　　西班牙西南部的红酒河长度超过62英里(约合100公里)，河水中含有大量微粒，沿着土壤中含有氧化铁的梯田流动，最后流入大西洋。尽管河水呈酸性并且含有浓度较高的铁和其他重金属，红酒河却拥有令人难以置信的极端微生物多样性，其中包括藻类和真菌。微生物生物膜在河床上拓展，上面覆盖着黄色的氧化铁沉淀物。由于地质结构与火星类似，火星天体生物学研究和技术实验(MARTE)项目的科学家于2005年在红酒河，测试用于在火星上钻探以寻找地表下方生命存在迹象的设备。钻探完全采用远程遥控，研究小组认为在火星上成功进行类似作业完全具有可行性。

　　新浪环球地理讯 北京时间5月17日上午消息，据美国国家地理杂志网站报道，天文学研究并不意味着一定要拥有一架太空望远镜。研究过程中，天体生物学家借助的设备便不是太空望远镜，而是显微镜。天体生物学研究宇宙中生命的起源、进化、分布和未来。这一涉及多学科的研究领域目光聚焦于寻找太阳系的适居环境和系外适居行星，寻找火星及太阳系其他天体生命起源前的化学迹象和生命存在证据，对地球生命的起源和早期进化进行实验室和实地研究，同时研究生命适应地球和太空环境的潜力。

　　很多天体生物学家经常要造访地球上一些最美丽的地方，寻找极端怪异的细菌、古代化石以及可能为了解外星生物以及生命如何在其他行星进化提供线索的其他生命迹象。最近，美国宇航局公布了一组照片，名为“从地球到太阳系”(以下简称FETTSS)，展现一系列行星探索目的地，其中包括地球上一些能够上演天体生物学发现的地区。

　　受2009年国际天文年“从地球到宇宙”(以下简称FETTU)计划启发，包含90多幅照片的FETTSS系列通过一次展览与普通公众分享这些照片。感兴趣的组织和机构可递交申请，获取这些高解析度的照片，用于制作海报大小的图片，对外展出。

　　无论是中国的一家科学博物馆、亚利桑那州的一家机场、斯洛文尼亚的巴士还是葡萄牙的公共休息室，公众都能欣赏到FETTU照片系列的巨幅印刷版。最近，FETTSS组织者和提供照片的摄影师允许美国《国家地理杂志》与网民分享他们刊登在网上的照片。以下盘点的是地球上九大天体生物学研究热区，对这些地区进行研究能够帮助天体生物学家加深对太阳系生命的了解。

　　1.澳大利亚鲨鱼湾叠层石

澳大利亚鲨鱼湾叠层石(图片来源：Mark Boyle)

　　在地球的生命史上，有大约85%的时间都有微生物的身影。有关它们活动的唯一大规模证据保存在叠层石中。叠层石是古代地球生命结构记录，保存着造就叠层石的微生物垫社区的生物学及生长环境特征的证据。它们是多岩圆顶外形结构，形成于浅水中，通过微生物社区捕获沉积的颗粒。

　　当捕获大量物质，限制了对阳光的过滤能力时，微生物便会迁移，在老社区上方形成一个新社区。叠层石通常在湖泊和海洋礁湖中发现，那里的极端环境——例如高含盐度——阻止动物活动。西澳大利亚鲨鱼湾的哈美林池海洋自然保护区便是这样一个所在，活标本直到现在仍旧存在。联合国教科文组织将其列为世界遗产。

　　2.美国黄石国家公园温泉

美国黄石国家公园温泉(图片来源：Darren Edwards, Montana State University)

　　到底是何种因素导致美国黄石国家公园的温泉拥有如此美丽的颜色？答案是生命。很多微生物生活在温泉，由于温泉温度较高(一般超过37.7摄氏度)，它们被称之为“极端微生物”。它们的分子能够吸收具有破坏性的光线以保护自身的DNA。此外，这些分子同样扮演色素角色，让温泉拥有不同的色彩。

　　不同的极端微生物在不同温度环境下繁衍生息，也就是说，特定区域的颜色由生活在那里的微生物决定。由于水流距离热源越来越远，温度不断下降，温泉呈现出彩虹色。感兴趣的读者可查阅《温泉的科学》(Science of the Springs)，了解更多信息。这是一个全色指南，刊登在黄石公园的天体生物学网站上。

　　3.美国加利福尼亚州莫诺湖

美国加利福尼亚州莫诺湖(图片来源：Henry Bortman)

　　被称之为“石灰华”的碳酸钙结构让美国加利福尼亚州的莫诺湖给人一种地外世界的感觉。湖泊周围的山脉形成一个闭合的水文盆地——水流入后不会流出。由于水离开莫诺湖的唯一方式就是通过蒸发，这里成为一个天然的超盐性所在，盐度大约是海洋的2到3倍。在漫长的岁月变迁中，淡水流和地下泉水将包括砷在内的痕量矿物质带入湖泊。最近，科学家在莫诺湖发现了基本生物分子，它们由细菌与砷而不是磷结合形成。这一令人吃惊的发现可能促使我们重新改写生物学教科书，同时扩大生命可以在宇宙其他地区存在的可能性。如果地球外的世界存在生命，它们可能利用环境中的类似资源。