在瓦胡岛海岸附近一个小岛附近的一个七月晚上，一群潜水员在珊瑚产卵时通过红色大灯的光芒观察了一群潜水员。小鸡蛋和精子像香槟泡泡一样向上流，而潜水员生物学家来自大门珊瑚实验室在夏威夷海洋生物学学院使用的蚊帐，以捕获其中的一些人带回实验室。
这是所谓的辅助进化的一个例子 - 试图帮助物种适应不断变化的环境，而不是通过自然选择的可能性。在不列颠哥伦比亚省的数千英里之外，研究人员正在研究松树的遗传学，因此育种者可以繁殖到随着气候变化而增加的特定疾病的树木。With thousands of other plants and animals at risk of extinction–in the Amazon alone, around 34,000 plants may be extinct by the end of the century if the planet warms two degrees–it’s possible that assisted evolution is an approach that may eventually be used more widely.
墨尔本大学教授玛德琳·范·奥佩登（Madeleine Van Oppen）说：“我认为辅助进化将使我们能够购买一些时间，直到世界上的气候和气候变暖。”澳大利亚海洋科学学院，研究人员使用“海上模拟器”这精确地模仿了不断变化的海洋条件，以测试哪种珊瑚是最坚硬的。
珊瑚，居住在殖民地中的微小生物，以建造珊瑚礁，面临多种威胁，从过度捕捞到被污染的水，但尤其是温室气体排放的风险。大致人为引起的二氧化碳排放量的40％到目前为止，到目前为止，超过1700亿吨，最终进入了海洋，使其更具酸性。酸度都可能使珊瑚难以建造礁石和可以使珊瑚礁解散。由于气候变化，水变得更热，可能会杀死珊瑚。一些礁石可能不会像海平面上升那样快地增长。
珊瑚礁的丧失将产生惊人的影响。即使珊瑚礁仅占海洋环境的1％，它们是四分之一海洋物种的家园。其中包括数千种鱼，这是人类食物的关键来源。在马达加斯加，印度尼西亚和洪都拉斯等国家，珊瑚礁的旅游业是经济的重要组成部分。珊瑚礁也提供价值数十亿美元防风防风雨。
“我什至不确定，有了预测，世界上大多数礁石都可以在2050年的窗户上幸存下来，”露丝·盖茨（Ruth Gates）夏威夷海洋生物学研究所，他正在领导研究以识别和繁殖夏威夷实验室的“超级珊瑚”。“老实说，这让我感到恐惧。自1980年代以来，我一直在研究它们，并认为它们作为一个系统可能会在我的一生中死亡，这确实令人震惊。”
延伸约1,400英里的大堡礁的巨大部分是现在死了，现在是世界各地的大规模漂白活动五次比40年前更有可能。珊瑚漂白次数越多，恢复的可能性就越小。
尽管珊瑚能够演变为诸如较高温度之类的压力，但面对迅速变化的气候，它的发展速度不够迅速。在2016年，漂白率超过90％大堡礁。“在过去的几十年中，尤其是在2014年至2017年的最新热浪中，我们在过去几十年中失去了很多珊瑚，这一事实证明。。。自然的适应和适应速度太慢，无法与气候变化保持同步。”
繁殖超强的珊瑚可能会有所帮助，基因编辑的珊瑚也可能有可能提供帮助。当然，选择性育种是数千年来农业的事情。最近，种子公司越来越专注于试图通过繁殖或基因编辑来制作作物 - 这种作物对干旱或气候变化的热浪具有更大的抵抗力。
“在某些方面，我认为考虑在我们的自然环境中为人类健康和生存很重要的其他事情做这件事并不是什么新鲜事。”保护X实验室，一家从事保护技术的初创公司。“而且我认为我们的珊瑚可能是其中之一，因为我们越来越依赖蛋白质的渔业。”
在频谱的一端，“辅助进化”也可能只是意味着帮助生物从一个地方转移到另一个地方。例如，在不列颠哥伦比亚省，在野火中已记录或燃烧的森林开始被通常在南方生长的树木重新种植，以帮助准备更温暖的未来。芬兰和瑞典正在从事类似的项目，通常称为“辅助基因流”。虽然不一定要更改政府种植树木的准则，但比种植杂交或遗传编辑的树木更容易获得支持。科学完成可能也更容易。
“One of the things about climate adaptation is that it is very complex genetically because there’s a bunch of traits, and each of those traits is controlled by probably hundreds of genes,” says Sally Aitken, a professor of forest and conservation sciences at the University of British Columbia who studies assisted gene flow. “And so in some ways that assisted gene flow is easier and quicker than the breeding.” (Aitken is also working on a genetic research project to help tree breeders grow trees that can resist a particular blight that is more common in warmer, wetter weather.)
在珊瑚礁中，一些珊瑚也可能会从较温暖的水中移动到较冷的水。例如，在大屏障礁中，如果从温暖的水中移动到凉水并交叉的珊瑚，他们可能会传递一些能够承受温暖温度的能力。这可能是不普遍起作用的 - 有数百种不同的珊瑚，一些适应温暖水的珊瑚可能在新位置的温度波动上可能无法很好地表现。在实验室中繁殖，或通过CRISPR等工具编辑基因编辑，也可能有用。
一些研究人员对潜力持谨慎态度。纽卡斯尔大学的研究员詹姆斯·嘉宾（James Guest）说：“我对此的想法是，这项研究确实很重要，因为我们需要探索我们必须维持健康的礁石的所有途径。”“另一方面，我们不应该太困难，因为这些事情真的很难做，而且真的很昂贵，而且还没有证明它可以使用。”
这项工作也是有争议的。“我认为我们对遗传修饰的环境影响有些天真，”马克·斯帕尔丁（Mark Spalding）说。自然保护。“实际上，它不是良性的，而且很容易从GM珊瑚和共生体的发布中预测到无法预测的影响。”
由于珊瑚礁形成了成千上万种物种的结构，因此改变珊瑚可能会改变居住在那里的动植物的社区。更重要的变化，例如编辑基因，而不是简单地将珊瑚从其范围的一个部分移动到另一部分，可能会产生未知的连锁反应。从定义上讲，意外后果很难预测。但是，即使没有恢复尝试，珊瑚礁也已经在改变，并且已经影响了他们支持的生态系统。
“辅助进化”的另一个风险是，珊瑚的多样性可能会减少。但是由于气候变化，多样性的缩小更加急剧下降。盖茨说：“我讨厌这么说，但是气候变化正在做有史以来最淫秽的遗传狭窄实验。”“因此，也许我们需要退后一点点，思考相对风险。。。可以肯定的是：如果我们什么都不做，我们将失去地球上绝大多数珊瑚。因此，这始终是我们所做的工作的背景。”
来自保护X实验室的Dehgan认为，可能是时候重新考虑预防原则了 - 如果新产品或技术对人类健康或环境构成未知风险，那么最好不要采用它。Dehgan说：“我们确实有足够的其他替代方法的信息，这是消除世界各地大多数动植物的明显途径。”“鉴于这一损失，我们需要提高目前解决方案的速度和功效。这意味着更大的实验而不是更大的保留。因此，我认为从某种意义上说，诸如预防原则之类的事情实际上已经运行了。”
从理论上讲，可以以许多其他方式使用辅助进化来帮助濒临灭绝的物种 - 例如因气候变化而加剧的特定疾病而死的动物，例如，可能会被繁殖以抵抗这种疾病。在某些方面，这可能并不比其他一些目前试图阻止所谓的“第六次灭绝”由于人类而进行。生物学家已经在使用体外受精来节省北部白犀牛， 例如。
对于珊瑚，这项工作采取了多个步骤。在佛罗里达钥匙中的一个过程中，Mote Marine Lab正在通过发现在漂白事件中幸存下来的物种，将一些珊瑚带到陆地上的珊瑚苗圃，并将它们变成微碎片 - 各个小块，将它们变成微碎片，从而传播更强的珊瑚。对温暖的水具有遗传韧性。（至少一家初创公司正在使用相同的方法快速农场珊瑚在储罐中的受控环境中种植礁。一旦它们达到一定的尺寸，它们就可以移植到海洋中，即使有些人无法生存，因为有成千上万的人，有些人会与其他珊瑚一起繁殖以传播其更弹性的基因。
当然，要大规模做到这一点，而且已经繁殖或基因编辑的珊瑚也是如此：您如何将数百万珊瑚移植到礁石中？“有了Mote Labs，我们已经知道，瓶颈不是我们可以在陆地上种植珊瑚的速度，但是瓶颈将是将它们种植在海洋中的努力。”正在与Mote Labs合作的Nature Consermancy的加勒比计划执行董事。“我们正在研究诸如人工智能驱动的机器人等替代方案，这些机器人每周7天每天24小时都可以做到这一点。使用潜水员，这将是不可能的。能够做到这一点的人会一直潜水。它必须机械化。”
盖茨正在尽快前进，采用新工具等新工具，例如复杂的相机，这些相机可以识别礁石上表现最佳的珊瑚，以便可以研究和复制它们。她说：“我认为我们处于迅速采取行动的绝对甜蜜之处，然后新兴的技术使该行动以可能从未有任何可能的规模进行。”
在人造海洋生物圈2, the research lab in Arizona that was built to attempt to replicate conditions on Earth (the original Mars-like experiment ended in 1994 when the people living inside couldn’t maintain the systems needed for survival), Gates plans to construct a climate-adapted reef, stocked with coral bred to survive the future. Soon, she and other researchers hope to begin propagating coral stock at a scale large enough to begin making a difference in the ocean. It will cost “many millions,” she says. “But, of course, that is all relative to an ecosystem that delivers billions in human services. Pretty good return on investment, I would say.”
一些研究人员说，开始在海洋中实施这项工作可能需要时间。澳大利亚海洋科学研究所的研究员Line Bay说：“其中许多方法都是全新的。”“They haven’t ever been tested before, and so the lead time to do the research, to do the lab trials, the field trials to demonstrate their benefit, their risks and also what they will cost to implement will take one to two decades. So that’s why we’re getting together now to really talk about it and get started now while we still have options and we still have time to do this work properly.” The Australian researchers will need to get government permits before doing field tests in the Great Barrier Reef.
盖茨认为，由于气候变化的紧迫性，工作需要更快。她说：“如果我们想节省珊瑚礁，我们必须改变将科学转化为行动的方式。”“就这么简单。我们必须加速该时间表，我们必须与合适的社区合作才能做到这一点。”
当然，这并不意味着我们可以停止减少造成问题的碳排放。她说：“这些事情没有与缓解二氧化碳的竞争。”“这只是我们必须汇总的图片的第二部分。我们必须[减少]温室气体排放。我们必须自己适应珊瑚。”