今年夏天在夏威夷，当珊瑚在月光下进行一年一度的求爱仪式，将精子和卵子释放到水中时，露丝·盖茨将监督一次独特的交配:她的实验室里的“超级珊瑚”聚集在一起。
盖茨和她在卡内奥赫海洋生物研究所的团队给当地水域的珊瑚做了标记，这些珊瑚在去年9月的一段令人发指的炎热天气中茁壮成长。本月，这些粗壮的标本将被挑选出来进行包办婚姻，希望能生出一些更适合未来在更温暖的水域中茁壮成长的后代。她认为，这将是珊瑚的第一次选择性交配，以帮助它们在气候变化的情况下茁壮成长。
盖茨和她的同事、澳大利亚海洋科学研究所的马德琳·范奥本(Madeleine van Oppen)获得了该奖项保罗·艾伦(Paul G. Allen)的慈善组织Vulcan Inc.捐赠390万美元。这项研究和其他有关珊瑚“辅助进化”的研究——旨在有意增强珊瑚礁的基因储备，以应对气候变化的冲击。盖茨说:“瞄准超级工作者的想法是显而易见的。”“几千年来，我们一直在食物供应中这么做。”
这项工作可能很棘手——珊瑚在繁殖时不喜欢被人触摸。这是有争议的——一些人认为对珊瑚生态系统进行积极干预的想法令人不安，因为它将一个自然环境变成了一个有计划的环境，可能没有那么多生物多样性，对疾病等意想不到的挑战也没有那么大的适应能力。修补珊瑚遗传的想法甚至更加敏感，即使目前的工作专注于最顽强的珊瑚的简单选择性繁殖，而不是生产更具争议的转基因珊瑚。
但盖茨认为这是必要的。对大堡礁和红海的研究表明，珊瑚的硬壳钙化的速度是缓慢的自1990年以来下降了15%到30%由于热应力;一份有影响力的2008年报告关于全球珊瑚状况的报告显示，自1950年以来，全球约20%的珊瑚覆盖面积已经消失。2014年8月，美国《濒危物种法案》(Endangered species Act)史无前例地将20种珊瑚列入受威胁物种名单，使名单上的珊瑚总数达到22种。
一位专家提议用造林管理森林的方式来“园艺”和恢复珊瑚礁。
全球的罪魁祸首是气候变化——气候变化带来的热浪摧毁了生活在珊瑚内的共生藻类，并将它们漂白成致命的白色——以及不断上升的酸度，实际上溶解了珊瑚体。在当地，珊瑚礁还面临着疾病、刮擦海底的渔网、水污染和飓风。“珊瑚礁具有惊人的复原力，在过去的自然灾害中经受住了毁灭性的打击，”进化生态学家莱斯·考夫曼写道波士顿大学的。但他补充说，他们从未共同面对所有这些挑战。
保护珊瑚的通常计划是建立一个海洋保护区，以限制渔业和污染的额外危害。但很多人认为需要更多的主动干预。佛罗里达群岛(Florida Keys)莫特热带研究实验室(Mote Tropical Research Laboratory)的执行主任大卫·沃恩(David Vaughan)说:“珊瑚生长非常缓慢，每100年只需要繁殖一次。”“但现在我们已经杀了这么多人，我们不想等那么久，等他们自己动手。”
有一个快捷方式。1995年，位于特拉维夫的以色列国家海洋学研究所的Baruch Rinkevich建议研究人员开始大规模地“园艺”珊瑚礁，积极恢复珊瑚，以同样的方式造林管理森林。这个想法很简单:取一些珊瑚碎片，在受控条件下在苗圃中种植(就像业余爱好者几十年来一直做的那样)，然后在需要的地方重新种植。但这种方法面临着挑战:重新种植的珊瑚经常会被饥饿的鹦嘴鱼吃掉，或者被疾病消灭。规模令人生畏。一些造礁珊瑚每年只生长一毫米，而地球上有超过11万平方英里的珊瑚礁。
苗圃项目已经证明它们可以促进珊瑚生长。林克维奇说，一旦在海洋中种植，一些苗圃珊瑚的繁殖能力比它们的自然同胞高出一个数量级。“他们的人生有了最好的开端，”他解释说。在佛罗里达，沃恩已经学会了如何显著提高一些特别缓慢的珊瑚生长速度:他的团队用手术将捐赠的珊瑚碎片切成小块，以促进更快的再生。将四分之一大小的碎片增加一倍过去需要几年时间;现在需要几个月的时间。到目前为止，全世界有超过100种珊瑚是否在托儿所成功长大。
到目前为止，珊瑚恢复项目仍然只是九牛一毛。
但这些项目仍只是沧海一粟。从菲律宾到佛罗里达，最大的努力已经重新种植了成千上万的珊瑚，全球范围内都是如此大约有10万,共覆盖面积可能不到一平方英里。一些公司希望扩大规模。61岁的沃恩说:“我个人面临的挑战是，在我种下100万个珊瑚之前不要退休。”
林克维奇还为坦桑尼亚的一个100万珊瑚项目申请了资金。他们希望这种规模的“下降”将开始对生态产生影响。“如果我们可以种植1000万个鹿角珊瑚，我们就可以把它们从名单上删除，”沃恩估计。“所以我需要另外9个像我一样的疯子，”他笑着说——而且，每颗珊瑚的成本约为1到10美元，还需要大量的资金。
无论规模如何，如果珊瑚死亡，这些努力都是徒劳的——珊瑚死亡时有发生。在菲律宾博利尼奥的一个项目中，种植受到了恶劣天气的打击，包括两个超级台风和三个常规台风。“我们是不幸的。许多人死了，”林克维奇说。为了面对这些困难，环保人士需要确定他们种植的不是大量的珊瑚，而是合适的珊瑚。沃恩说:“我们想确保我们挑选的是赢家。”
今年7月，沃恩在佛罗里达的实验室里打开了一些可调节的水箱，让他的研究小组可以控制饲养珊瑚宝宝时的温度和pH值。通过这种方式，他们可以选择最耐寒的未来在海洋中种植。同样，van Oppen将在澳大利亚大型的国家海洋模拟器(National Sea Simulator)中研究珊瑚在压力条件下的反应，该设施拥有超过90万加仑的海水水箱。加州斯坦福大学(Stanford University)海洋生物学家斯蒂芬·帕鲁比(Stephen Palumbi)去年开始在美属萨摩亚的奥富岛(Ofu Island)外建造他自己的“智能珊瑚礁”，用的是他所能找到的最顽强的珊瑚。帕鲁比岛的实验珊瑚礁受到温暖海水的冲击，并于今年1月开始白化;他和他的团队现在正在观察移植自温暖水域的珊瑚是否比该地区的其他珊瑚生存得更好。
研究人员不需要知道进行选择性繁殖所涉及的特定基因，但他们需要知道这些特征是可遗传的。最近的研究表明确实如此。米哈伊尔·马在奥斯汀德克萨斯大学和他的同事们穿过四个珊瑚殖民地从两个地点在澳大利亚大堡礁10个不同的后代的家庭,和测试他们的生存的温泉35.5摄氏度,或96度f .他们发现有一个珊瑚父从温暖的位置将生存几率提高到五倍。
为了保护生态而进行的基因改造非常罕见，但并非史无前例。
马茨认为，利用这些基因的最好方法就是简单地将一些温水珊瑚移走，这样它们就可以通过自然繁殖来传播适应性基因。这种“辅助迁移”可能比基于苗圃的项目成本更低，风险更小。“圈养条件下的珊瑚选择可能会严重限制其产生的基因变异，”他说。“我认为我们对珊瑚耐受性的基因基础了解得不够，无法真正以任何有意义的方式指导它们的进化。”
澳大利亚布里斯班昆士兰大学(University of Queensland)全球变化研究所(Global Change Institute)所长、海洋科学教授奥韦·豪格-古尔伯格(Ove Hoegh-Guldberg)参与了该研究一项挑衅性的政策科学在2008年支持调查珊瑚和其他动物的辅助迁徙。但他把自己描述为一个实用主义者。他说:“我相信这些东西在当地规模上可能是有用的，也许可以重建一个珊瑚礁供游客参观——这是有经济意义的。”“但要重新种植世界上的珊瑚礁，还有很长的路要走。”
他强调，最重要的是确保国际社会共同努力稳定二氧化碳排放和海洋温度:“如果不这样做，”豪格-古尔伯格说，“任何恢复的努力都将被我们迅速变化的气候冲走。”
与此同时，范·奥本、盖茨和其他人正在试图找出让珊瑚花园生长的最佳方法。与选择育种程序,他们也会看到珊瑚如何最好的适应新情况,在困难的条件下有暗示仅仅提高珊瑚可以激活他们潜在的能力来应对这些环境的方式可以传递给下一代。
他们也将与黄藻-与珊瑚共生的藻类，当水太热时，它们有时会逃跑。他们正试图提高藻类基因的变异速率——例如使用化学鸡尾酒或辐射——希望能偶然发现一种有助于耐热的新变种。
同样来自耶鲁e360随着酸化威胁的增加，科学家关注极地水域
Van Oppen说，他们甚至在尝试有意地剪接特定的基因变体，以使转基因珊瑚能够适应高温或酸。“但是，”她很快补充说，“这时你就会开始听到很多阻力。因此，这不是保罗·艾伦基金的一部分。”为了保护生态而进行的基因改造非常罕见，但并非史无前例:研究人员已经培育出了抗真菌枯萎病的转基因美国栗树，尽管他们还没有获得种植它们的许可。
Van Oppen预测，随着时间的推移，珊瑚的困境将变得更糟，人们对这些项目的抵抗力将会减弱。“去年年底，我向大堡礁海洋公园管理局提出了这些想法，”范·奥本说。“他们对‘以防万一’开发这些技术感到非常兴奋。”