科学家们对生活在太平洋马里亚纳海沟和印度洋海沟的鱼类进行了采样。(图片来源:uux.cn韩旭等。(2025)鱼类对深海的进化和遗传适应。《细胞》,第188卷,第5期,1393年-1408.e13。检索自:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.002(立方厘米乘以4.0)
(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(奥利维亚·法拉利):研究人员说,在极端深海环境中生存的鱼类尽管在不同的时间单独进化,但也发生了相同的基因突变。
科学家们还在马里亚纳海沟的鱼类和地下发现了工业化学品,这意味着人为污染物可以到达地球上一些最深的环境。
深海鱼类已经发展出独特的适应能力,可以在极端压力、低温和几乎完全黑暗的环境中生存。这些物种通过独特的骨骼结构、改变的昼夜节律以及对低光极为精细的视觉或依赖于非视觉感官来适应极端条件。
在3月6日发表在《细胞》杂志上的一项新研究中,研究人员分析了生活在哈达尔区(约19700英尺(6000米)深及以下的地区)的11种鱼类的DNA,包括蜗牛、cusk鳗鱼和蜥蜴鱼,以更好地了解它们在如此极端的条件下是如何进化的。
研究人员使用载人潜艇和遥控潜水器从太平洋马里亚纳海沟和印度洋其他海沟的水面以下约3900至25300英尺(1200至7700米)处收集样本。
通过追踪深海鱼类的进化,研究人员的分析表明,所研究的八个鱼类谱系在不同的时间进入深海环境:最早可能在白垩纪早期(约1.45亿年前)进入深海,而其他鱼类则在古近纪(6600万至2300万年前)到达深海,有些鱼类甚至在新近纪(2300万至260万年前。
尽管将深海作为家园的时间线不同,但所有研究的生活在9800英尺(3000米)以下的鱼类在控制DNA编码和表达方式的Rtf1基因中都显示出相同类型的突变。西北工业大学生态学家、研究作者王昆在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志,这种突变在9800英尺以下的深海鱼类谱系中至少发生了9次。
这意味着所有这些鱼类都是由于相同的深海环境而单独发生相同的突变,而不是由于共同的进化祖先——这表明深海条件对这些物种的生物学有多么强烈的影响。
加州大学圣地亚哥分校的鱼类学家里卡多·贝坦库尔没有参与这项新研究,他在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志:“这项研究表明,尽管深海鱼类起源于鱼类生命树的不同分支,但它们已经进化出类似的遗传适应性,以在深海的恶劣环境中生存——寒冷、黑暗和高压。”。
这是趋同进化的一个例子,无关物种在相似条件下独立进化出相似的特征。贝坦库尔说:“这有力地提醒我们,当面临类似的挑战时,进化往往会重复使用相同的有限解决方案——在这种情况下,就是适应深海的极端条件。”。
探险队还发现了马里亚纳海沟和菲律宾海沟中的人为污染物。科学家发现,多氯联苯(PCB)——在20世纪70年代被禁止之前用于电气设备和电器的有害化学物质——污染了黑线鳕的肝组织。
在马里亚纳海沟32800英尺(10000米)深处提取的沉积物岩芯中也发现了高浓度的多氯联苯和多溴联苯醚(PBDE),这些阻燃化学品用于消费品,直到21世纪初不再流行。
之前的研究也在马里亚纳海沟发现了化学污染物,以及深海中的微塑料。新的发现进一步揭示了人类活动的影响,即使在这个与人类生活相去甚远的生态系统中也是如此。
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