未來,海洋中的雄性牡蠣的數量,可能會越來越少。
全球氣候變化導致海洋酸化,對生態造成嚴重影響。香港大學生物科學學院及太古海洋科學研究所綜合生物學與進化生態學實驗室的博士後研究員黨欣博士的最新研究發現,海水中的高酸度環境會令牡蠣的性別比例嚴重失衡,或會帶來災難性的影響——最壞情況下,雄性或會消減甚或消失。
有關環境決定性別 (ESD)的研究顯示,某些動物的孵化成長過程,會因為溫度等環境因素而影響其性別,例如鱷魚的卵在發育關鍵期,如經歷較低的溫度,會發育成雌性,溫度較高則變成雄性。
以往關於ESD的研究大多集中在溫度因素,而黨欣博士的研究首次發現,海水酸度也能影響牡蠣的性別比例,生出的雌性牡蠣比雄性多很多。這項重要發現已於 《Environmental Science and Technology》期刊發表,並獲選為封面故事。黨博士這項發現,其實是個意外:「我本來在做另一項研究,需要鑑定牡蠣的性別,偶然發現在不同的酸度條件下,其性別比例差異非常大!這引發了我的進一步研究。」
更重要的是,這種現象會遺傳給後代。也就是說,在高酸度環境誕生的的牡蠣,即使其後沒有再經歷同樣環境,也會繼續育出更多雌性。短短幾代後,一個群體(例如生活在同一海灣內的牡蠣)中的雄性比例會急劇下降,降至極低的百分比。黨博士舉例說:「比如第一代雌性佔50%,第二代升至70%,第三代甚至超過90%。」
那麼,雄性減少會帶來甚麼壞影響?
牡蠣的繁殖過程,是雌性產卵後,雄性排出精子令卵子在海水中受精。正常情況下,精子來源是眾多不同的雄性,自然出現遺傳的多樣性。但如果雄性數量少,極少數雄性變成新一代牡蠣的父親,則會育出很多同父異母的牡蠣族群。
正當很多牡蠣的基因都來自同一父親,牠們的遺傳多樣性亦大大降低。而缺乏遺傳多樣性,或會削弱生物應對環境變化和疾病威脅的韌力。
例如,在同一個海灣內,如果出現一種新的病毒,有機會造成大批牡蠣的死亡;但在正常情況下,會有一定部份牡蠣擁有能抵抗這種病毒的遺傳基因,令牠們能夠存活下來,並將這種基因遺傳給後代,整個牡蠣的族群亦得以延續。然而,如果灣內大多數牡蠣的基因非常相似,那麼出現能抵抗病毒的基因的機會率會低很多。一旦缺乏抵抗病毒的能力,海灣內的牡蠣族群便可能滅絕。
黨博士坦言,科學家目前尚未能破解酸性環境令雌性牡蠣比例偏高的原因,他將會繼續循此研究下去。他認為,可能是酸性環境抑制了有關雄性生殖器官基因的發育,同時卻激活了雌性方面的基因。
他擔心的是,這種現象可能不僅限於牡蠣,還可能影響其他雙殼貝類,如青口和蜆等。海水酸度隨著大氣二氧化碳增加而升高,會令這些貝類群體性別比例失衡,最終導致它們數量驟減甚至局部滅絕。
黨博士指出,這將對生態系統和人類造成深遠影響:「雙殼貝類動物是海洋生態系統的基礎物種,牠們是礁石生態的重要成員,為許多海洋生物提供棲息地,同時淨化水質、穩定海岸,亦是海洋動物和人類的重要食物來源。我們實在難以想像一個沒有雙殼貝類的海岸生態系統。」
此項研究由綜合生物學與進化生態學實驗室的Juan Diego Gaitán-Espitia教授與華俊教授團隊合作完成,研究所用的牡蠣來自中國內地的商業養殖場。
黨博士表示,本研究最困難的部分是要積累數代的牡蠣樣本:「養一代牡蠣需要一年,整個項目歷時三年才取得成果並發表論文。」不過,這一切都是值得的,他說:「我們希望我們的論文能吸引更多研究人員參與探究這一非常重要的領域。」