进化往往需要数千年，但由化石燃料排放等因素推动的气候变化正在加速，二者之间的时间尺度差异正给多个关键生态系统带来压力。从加州红杉林到沿海海草草甸，这些系统不仅储存大量碳，也支撑着复杂的生物网络。

联合国附属政府间科学机构2019年的一份报告估计，约有100万物种面临灭绝风险，其中许多可能在几十年内消失，主要驱动因素包括栖息地破坏、污染以及自然资源过度使用。与此同时，海洋热浪、创纪录野火与沿海开发等因素也在将部分生态系统推向极限。

在此背景下，科学界正尝试通过一门新兴方向——保护基因组学——缩小“气候变化速度”与“自然适应速度”之间的差距。该方法通过对生物体完整遗传信息进行测序，识别具备耐干旱、抗病或适应其他气候极端条件特征的个体，并将相关信息用于指导生态修复与管理。

珊瑚礁率先试用基因组工具

珊瑚礁是较早应用相关工具的生态系统之一。反复出现的海洋热浪引发大规模珊瑚白化，对全球珊瑚礁造成严重破坏。研究人员通过测序珊瑚及其共生藻类，识别出自然耐高温的珊瑚群落，并开始测试选择性繁育与培育更具韧性的珊瑚，是否能够支持珊瑚礁恢复。

南加州海草修复受挫，研究聚焦鳗草杂交种

在南加州，研究人员将保护基因组学用于海草修复，重点对象为鳗草。该植物为鱼类、螃蟹和浮游生物提供栖息地，为迁徙鸟类提供觅食资源，并将碳和甲烷等温室气体锁存在沿海沉积物中。

研究人员指出，圣地亚哥湾的环境正在变化：水温上升；气候变化使年度最高潮位“王潮”更频繁且更强烈，搅动沉积物并减少到达海底的光照；开发活动带来的径流也使水体更浑浊。在这些因素影响下，重植丧失海草的尝试约有一半失败。

索尔克生物研究所研究教授托德·迈克尔表示，随着气候变化加剧，过去在圣地亚哥湾生长良好的植物，如今可能因水温过高而难以存活。

在使命湾，迈克尔及其团队发现，一种自然形成的杂交鳗草在表现上优于亲本物种。该杂交种由浅水鳗草Zostera marina与深水鳗草Zostera pacifica形成，能够在两种亲本物种都难以生存的环境中存活。团队对其基因组测序后发现，与植物昼夜节律相关的基因在低光照条件下保持更长时间的活跃；研究人员认为，这可能帮助其在浑浊水域中更高效地进行光合作用。

研究团队表示，这些结果提示，通过选择或培育更适应未来环境的鳗草，修复成效可能提升。不过相关工作仍处于实验阶段，尚未在实地大规模应用。研究人员已与斯克里普斯海洋研究所的生态学家合作，探索将这些发现用于未来修复实践的路径。

红杉基因组测序完成，修复目标转向“适应未来气候”

类似技术也被用于北加州红杉。红杉是地球上最高大、最古老的树种之一。根据红杉保护联盟与洪堡州立大学2020年的研究，红杉林每英亩储存的碳量超过其他任何森林。

研究人员指出，红杉在进化过程中经历过频繁的低强度火灾，但如今更热、更具破坏性的野火叠加干旱，正在造成更大损失。伐木进一步加剧影响：约95%的原始红杉已被砍伐，遗传多样性显著下降。

科学家已完成红杉基因组测序。研究人员称，这项工作不仅着眼于恢复曾经存在的生态状态，也意在帮助森林适应一个不再与过去相同的气候环境。加州大学戴维斯分校森林遗传学家戴维·尼尔表示，某一生物可能曾适应特定地点与时期的环境，但在当下条件下不再适应，可能需要不同的遗传变异来应对新的环境。

研究人员称，早期分析已开始将部分基因与耐旱、温度适应性等特征联系起来，但仍需更严谨的研究确认这些关联，才能用于指导修复。由于资金有限，相关工作推进缓慢。

研究人员强调：基因组工具有助益但非单一解法

加州大学圣克鲁斯分校环境研究杰出教授凯伦·霍尔表示，保护基因组学可能有帮助，但不是单独的解决方案，应优先减少温室气体排放。

研究人员同时指出，基因组工具或可帮助部分物种，尤其是寿命长、难以快速自我适应的物种，但其局限也较为明显。生态系统依赖植物、动物、微生物与真菌之间的复杂关系，即便对单一物种进行耐受性特征的工程或选择，也不意味着依赖该物种的其他物种能够同步存活。霍尔表示，可以通过基因工程改造更耐受的物种，但这并不等同于重建生态系统，也无法通过基因工程解决气候变化问题。

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