卡内基科学研究所 信用:CC0公共领域 CRISPR/Cas9基因组编辑系统可以帮助科学家理解，并可能改善珊瑚如何应对气候变化的环境压力
菲利普·克莱夫斯今年秋天加入了卡内基胚胎学系，他领导的这项工作详细说明了这项革命性的诺贝尔奖获奖技术如何被用来指导脆弱的珊瑚礁生态系统的保护工作
克莱夫斯研究小组的发现最近发表在《国家科学院院刊》的两篇论文中
珊瑚是海洋无脊椎动物，它们构建大量碳酸钙骨骼，并以此构建珊瑚礁
但这种架构之所以可能，只是因为珊瑚和生活在单个珊瑚细胞中的各种单细胞藻类之间的互利关系
这些藻类利用一种叫做光合作用的过程将太阳的能量转化为食物，它们与它们的珊瑚宿主分享它们产生的一些营养——有点像支付租金
珊瑚礁具有巨大的生态、经济和美学价值
许多社区依靠他们获得食物和旅游
然而，人类活动正在给珊瑚礁带来压力，包括海洋变暖、污染和酸化，这影响了这种共生关系
“特别是，海洋温度的升高会导致珊瑚失去藻类，这种现象被称为漂白，因为在没有藻类色素的情况下，珊瑚呈现出幽灵般的白色，”克里维斯解释说
“没有光合作用提供的营养，珊瑚可能会饿死
" 2018年，克里维斯领导的团队首次展示了CRISPR/Cas9基因组编辑在珊瑚上的应用
现在，他的团队使用CRISPR/Cas9来鉴定一种负责调节珊瑚对热应激反应的基因
一个团队——包括斯坦福大学的科里·克雷蒂奇、埃里克·莱纳特、大西正行和约翰·普林格尔——首先在海葵中发现了一种叫做热休克因子1 (HSF1)的蛋白质，它能激活许多与热应激反应相关的基因
海葵是珊瑚的近亲，与光合藻类有相似的共生关系，但它们生长更快，更容易研究
这些特征使艾普塔西亚成为在实验室研究珊瑚生物学的一个强有力的模型系统
然后另一个由克里维斯领导的团队——包括斯坦福大学的阿曼达·蒂诺科和约翰·普林格尔，昆士兰科技大学的雅各布·布拉德福德和迪米特里·佩兰，以及澳大利亚海洋科学研究所的莱恩·贝——使用CRISPR/ Cas9在珊瑚顶孢菌millepora中编码HSF1的基因中创造了突变，证明了它对应对变暖环境的重要性
如果没有一种功能正常的HSF1蛋白，当周围水温升高时，珊瑚会迅速死亡
大西洋、印度洋、地中海和南海区域主要研究科学家、珊瑚礁恢复、复原和适应小组组长贝说:“了解珊瑚耐热的遗传特征不仅是理解珊瑚如何自然应对气候变化的关键，也是平衡新管理工具的好处、机会和风险的关键。”
克里维斯补充道:“我们的工作进一步展示了CRISPR/Cas9如何用于阐明珊瑚生理学的各个方面，从而指导保护工作
这一次，我们聚焦于一个特殊的耐热基因，但是为了真正理解珊瑚生物学，并应用这些知识来保护这些重要的群落，还有很多机制需要揭示
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