Ocean acidification (OA) is predicted to threaten marine bivalves, casting them as passive victims of changing carbonate chemistry

Breakthrough Study Reveals How a Key Seafood Species Fights Ocean Acidification and Captures Carbon

CHINA
Tuesday, April 21, 2026, 00:10 (GMT + 9)

Chinese and Norwegian scientists uncover mechanisms that could reshape sustainable aquaculture and climate strategies

A major scientific breakthrough has been announced by researchers at the Yellow Sea Fisheries Research Institute of the Chinese Academy of Fishery Sciences, who—together with the Norwegian Institute of Marine Research—have unveiled how the economically vital Manila clam adapts to ocean acidification while contributing to carbon sequestration.

The international research team, led by Professor Jiang Zengjie, has published its findings in the journals iScience and Aquaculture, alongside securing one national invention patent. The study provides new insights into both the biological resilience of shellfish and their potential role in mitigating climate change.

At the heart of the discovery is a previously unclear mechanism that allows Manila clams to regulate their internal pH levels under increasingly acidic ocean conditions. The researchers found that the clams maintain stability through a process involving cytoplasmic carbonic anhydrase-mediated H₂ efflux, supported by a coordinated network of enzymes and ion regulators, including soluble adenylate cyclase and Na⁺/K⁺-ATPase.

However, this adaptation comes at a cost. The study shows that maintaining internal balance requires significant energy, forcing the clams to prioritize shell formation over soft tissue growth. This trade-off highlights the biological strain marine organisms face as ocean chemistry shifts.

To reach these conclusions, the team developed a closed-loop experimental system capable of tracking carbon flow in real time within shellfish metabolism. This advanced setup enabled researchers to simulate acidification conditions and monitor how clams respond at both cellular and organism levels.

Using dynamic energy budget theory, the scientists also built a growth model that allowed them to measure carbon storage throughout the clam’s life cycle with unprecedented precision—down to daily and hourly changes, rather than traditional monthly or seasonal estimates.

Schematic representation of the experimental design for RNA interference (RNAi) and pharmacological injection studies.

The results demonstrate that Manila clams can act as measurable carbon sinks in aquaculture systems, strengthening the case for integrating shellfish farming into climate mitigation strategies. The research connects processes across three levels: cellular regulation, individual energy allocation, and ecosystem carbon cycling.

According to the team, these findings could support the development of acidification-resistant shellfish breeds and improve environmental management in aquaculture. They also lay the groundwork for expanding carbon sink fisheries, a growing concept in sustainable marine resource management.

Schematic representation of the experimental design for physiological measurements.

The study’s first author is Associate Researcher Jiang Weiwei, with Professor Jiang Zengjie serving as corresponding author. Funding was provided by the National Natural Science Foundation of China, the Innovation Team of the Chinese Academy of Fishery Sciences, the National Shellfish Industry Technology System, and the Sino-Norwegian international cooperation project EAG.

As ocean acidification continues to intensify globally, this research positions the humble Manila clam as both a survivor of environmental change and a potential ally in the fight against climate change.

🇯🇵 日本語版（完全翻訳）

圧力下のアサリ：主要な水産種が海洋酸性化にどう適応し炭素を捕捉するかを解明した画期的研究

中国とノルウェーの科学者が持続可能な養殖と気候戦略を再構築し得るメカニズムを解明

中国水産科学研究院黄海水産研究所の研究者らは、ノルウェー海洋研究所と共同で、経済的に重要な**アサリ（マニラアサリ）**が海洋酸性化に適応しつつ炭素隔離に寄与する仕組みを解明したと発表した。

姜増傑教授が率いる国際研究チームは、その成果を学術誌iScienceおよびAquacultureに発表し、さらに1件の国家発明特許を取得した。本研究は、貝類の生物学的耐性と気候変動緩和における役割の双方に新たな知見をもたらしている。

この発見の核心は、海洋の酸性化が進む環境下でもアサリが細胞内pHを調整できるこれまで不明だった仕組みにある。研究者らは、アサリが細胞質炭酸脱水酵素によるH₂排出を通じて安定性を維持していることを突き止めた。この過程は、可溶性アデニル酸シクラーゼやNa⁺/K⁺-ATPアーゼを含む酵素およびイオン調節因子の協調ネットワークによって支えられている。

しかし、この適応には代償が伴う。研究によれば、内部環境の安定維持には多大なエネルギーが必要であり、その結果、アサリは軟組織の成長よりも殻形成を優先することが明らかとなった。このトレードオフは、海洋化学の変化に直面する海洋生物の生理的負担を浮き彫りにしている。

これらの結論を導くため、研究チームは貝類の代謝における炭素フローをリアルタイムで追跡できるクローズドループ実験システムを開発した。この先進的な装置により、酸性化条件を再現し、細胞レベルおよび個体レベルでのアサリの応答を観測することが可能となった。

さらに研究者らは、動的エネルギー収支理論を用いて成長モデルを構築し、アサリのライフサイクル全体にわたる炭素貯蔵量を、従来の月次・季節単位ではなく、日次および時間単位という前例のない精度で測定した。

その結果、アサリは養殖システムにおいて測定可能な炭素シンクとして機能し得ることが示され、貝類養殖を気候変動対策に組み込む可能性が強く示唆された。本研究は、細胞レベルの調節機構、個体レベルのエネルギー配分戦略、そして生態系レベルの炭素循環という三つの階層を結びつけている。

研究チームによれば、これらの成果は酸性化耐性を持つ貝類品種の開発や養殖環境の管理改善に貢献し得る。また、持続可能な海洋資源管理における新たな概念であるカーボンシンク漁業の発展の基盤を築くものとされている。

本研究の第一著者は中国水産科学研究院黄海水産研究所の姜微微副研究員、責任著者は姜増傑研究員である。研究資金は中国国家自然科学基金、中国水産科学研究院イノベーションチーム、国家貝類産業技術体系、および中ノルウェー国際協力プロジェクトEAGから提供された。

海洋酸性化が世界的に進行する中、本研究はアサリを環境変化に適応する生物であると同時に、気候変動対策の潜在的な担い手として位置づけている。

🇨🇳 简体中文版（完整翻译）

压力之下的蛤蜊：突破性研究揭示关键水产物种如何应对海洋酸化并实现碳捕获

中挪科学家发现可能重塑可持续养殖与气候战略的机制

来自中国水产科学研究院黄海水产研究所的研究人员联合挪威海洋研究所宣布取得一项重要科学突破，揭示了具有重要经济价值的**马尼拉蛤（菲律宾蛤仔）**如何在适应海洋酸化的同时发挥碳汇作用。

由姜增杰教授领衔的国际研究团队已将相关成果发表在学术期刊iScience和Aquaculture上，并获得了1项国家发明专利。该研究为贝类的生物抗逆性以及其在气候变化缓解中的潜在作用提供了新的认识。

这一发现的核心在于阐明了一种此前尚不清楚的机制，使马尼拉蛤能够在海洋酸化加剧的环境中维持细胞内pH稳定。研究人员发现，蛤蜊通过细胞质碳酸酐酶介导的H₂外排来保持稳定，该过程由包括可溶性腺苷酸环化酶和Na⁺/K⁺-ATP酶在内的酶类与离子调节因子构成的协同调控网络所驱动。

然而，这种适应是有代价的。研究表明，维持内部稳态需要消耗大量能量，从而迫使蛤蜊优先将能量用于贝壳形成，而抑制软组织生长。这种权衡突显了海洋生物在海洋化学变化下所承受的生理压力。

为得出上述结论，研究团队开发了一套能够实时追踪贝类代谢过程中碳流动的闭环实验系统。该先进系统使研究人员能够模拟酸化环境，并在细胞层面和个体层面观察蛤蜊的响应。

此外，研究人员基于动态能量预算理论构建了生长模型，使其能够以前所未有的精度评估蛤蜊在整个生命周期中的碳储存能力——从传统的月度和季节尺度提升到每日和每小时尺度。

研究结果表明，马尼拉蛤在养殖系统中可以作为可量化的碳汇，这进一步强化了将贝类养殖纳入气候变化缓解战略的可行性。本研究将细胞层面的调控机制、个体层面的能量分配策略以及生态系统层面的碳循环功能有机结合起来。

研究团队表示，这些成果可为培育耐酸化贝类新品种以及优化养殖环境管理提供科学依据，同时也为发展可持续海洋资源管理中的新理念——碳汇渔业奠定基础。

本研究第一作者为中国水产科学研究院黄海水产研究所副研究员姜微微，通讯作者为姜增杰研究员。该研究由中国国家自然科学基金、中国水产科学研究院创新团队、国家贝类产业技术体系以及中挪国际合作项目EAG共同资助。

随着全球海洋酸化不断加剧，这项研究将马尼拉蛤定位为既能适应环境变化、又可能成为应对气候变化的重要力量的物种。

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