鳗草由淡水植物进化而来，利用阳光和二氧化碳（CO2）进行光合作用。它们能在水深达 50 米（165 英尺）的地方生长。与藻类不同，它们拥有生长在沙质或泥质沉积物中的根和根茎。像草一样的叶状枝会开花，并完全在水下完成生命周期。种子具有负浮力，但结籽的嫩枝可以漂浮，从而大大增加了在海洋尺度上的传播距离。

作为基础物种，鳗草为多种生物群落提供了重要的浅水生境，并为生态系统提供了多种服务，包括碳吸收。鳗草最近被认为是对海洋碳储存做出重要贡献的自然物种之一。海草草甸下的沉积物每年固碳量是陆地森林根部固碳量的 30 到 50 倍。然而，包括鳗草在内的海草床在全球范围内的不断消失是一个令人严重关切的问题。

在基尔亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel）海洋生态研究部主任托斯滕-罗伊施（Thorsten Reusch）教授的协调下，一个国际研究小组利用来自 200 个个体和 16 个地点的完整核基因组和叶绿体基因组，重建并确定了鳗草 Zostera marina 从西北太平洋起源到太平洋、大西洋和地中海的殖民历史。7月20日，科学杂志《自然-植物》（Nature Plants）发表了一份经同行评审的出版物和一份研究简报，其中描述的研究结果提出了一个问题："鳗草对我们迅速变化的新气候的适应能力如何？

科学家们利用系统发生学方法确定了这种植物最初从西向东横跨太平洋至少经历了两次殖民事件，过程中可能得到了北太平洋洋流的支持。然后，科学家们应用两个 DNA"分子钟"--一个基于核基因组，另一个基于叶绿体基因组--推断出鳗草种群分化成新种群的时间。DNA 变异率是根据种群中发生的古老的全基因组复制进行计算和校准的。

追踪鳗草的迁移模式

核基因组和叶绿体基因组都显示，大约 24.3 万年前，鳗草通过加拿大北极地区向大西洋扩散。这比预期的时间要短得多--几千年而不是几百万年，就像大约 350 万年前北极大交换期间大多数大西洋移民物种的情况一样。

罗伊施解释说："因此，我们必须假定，在此之前大西洋不存在以鳗草为主的生态系统--生物多样性和碳储存的热点。对相关动物群落的分析也反映了时间的推移，与太平洋的鳗草草甸相比，大西洋的特化动物要少得多。这表明，动物与植物共同进化的时间较短。"

地中海种群是在大约4.4万年前从大西洋建立起来的，并在末次冰川极盛时期存活了下来。相比之下，今天大西洋西部和东部沿岸的种群只是在距今约1.9万年前的末次冰川极盛期之后才从避难地（重新）扩展开来，而且主要是在湾流的帮助下从美洲东海岸扩展而来。

基因组多样性与未来关注

此外，研究人员还证实，太平洋和大西洋的鳗草种群在基因组多样性方面存在显著差异，包括北部种群基因多样性减少的纬度梯度。

博士后科学家于磊总结说："大西洋种群与太平洋种群相比，北部种群与南部种群相比，在遗传水平上都比其祖先的多样性低，多样性最高的种群与多样性最低的种群之间相差35倍。这是由于过去的冰河时期造成的瓶颈，这让人担心大西洋的鳗草能否在遗传能力的基础上适应气候变化和其他环境压力因素。"

"海洋变暖已经造成了南部分布界限海草草甸的损失，特别是北卡罗来纳州和葡萄牙南部。此外，热浪也导致分布区北部一些浅水区的海草减少。"这不是一个好消息，因为海草草甸形成了多样化和富饶的生态系统，如果草甸不能在未来的条件下持续存在，就没有其他物种能够替代鳗草的作用。

潜在解决方案和未来研究

"恢复的一种可能是借用太平洋鳗草的一些遗传多样性来加强大西洋的多样性。我们的下一步工作是研究鳗草的基因组。"格罗宁根大学名誉教授让娜-奥尔森（Jeanine Olsen）教授说："来自太平洋鳗草的新参考基因组目前正在开发中，它应该能告诉我们更多关于鳗草在其全球栖息地范围内适应生态型能力的信息。因此，关于快速适应的结论已经出炉，但我们有理由保持乐观。"