馬里亞納海溝里的魚類都有相同的、獨特的突變
更新于:2025-03-31 12:32:16

深海魚類能適應地球上一些最極端的環境。一項分析魚類進化的新研究發現,在不同的時間線上進化的魚類也有同樣的突變,同時人類製造的污染物也污染了深海。

研究人員說,在極端深海環境中生存的魚類,儘管在不同的時間分別進化,但卻產生了相同的基因突變。

科學家們還在魚類和馬里亞納海溝的土壤中發現了工業化學物質,這意味著人類製造的污染物可以到達地球上最深處的一些環境。

深海魚類已經進化出獨特的適應能力,可以在極端壓力、低溫和幾乎完全黑暗的環境中生存。這些物種通過獨特的骨骼結構,改變的晝夜節律,以及對弱光的極度微調的視覺來適應極端條件,或者依賴於非視覺感官。

在3月6日發表在《細胞》(Cell)雜誌上的一項新研究中,研究人員分析了11種魚類的DNA,包括生活在hadal(超深淵)帶的蝸牛魚、海鰻和蜥蜴魚,這些魚類生活在大約19700英尺(6000米)深的地區,以便更好地了解它們是如何在如此極端的條件下進化的。

研究人員使用載人潛艇和遠端操作的交通工具,在太平洋馬里亞納海溝和印度洋其他海溝的水面以下約3900至25300英尺(1200至7700米)處收集樣本。

通過追蹤深海魚類的進化,研究人員的分析顯示,所研究的8種魚類在不同的時間進入深海環境:最早的可能在白堊紀早期(約1.45億年前)進入深海,而其他一些物種在古近紀(6600萬至230010,000 年前)進入深海,還有一些物種在新近紀(2300萬至26010,000 年前)進入深海。

儘管在深海安家的時間不同,但研究中生活在9800英尺(3000米)以下的所有魚類都顯示出相同類型的Rtf1基因突變,Rtf1基因控制著DNA的編碼和表達方式。該研究的作者、西北工業大學的生態學家王昆在一封電子郵件中指出,這種突變在9800英尺以下的深海魚類譜系中至少發生了9次。

這意味著所有這些魚類都是由於同樣的深海環境而分別產生了相同的突變,而不是由於共同的進化祖先 —— 這表明深海環境對這些物種的生物學影響是多麼強烈。

加州大學聖地牙哥分校的魚類學家里卡多·貝坦庫爾(Ricardo Betancur)沒有參與這項新研究,他在一封電子郵件中表示:“這項研究表明,深海魚類儘管來自魚類生命之樹的不同分支,卻進化出了相似的基因適應能力,以適應深海的惡劣環境 —— 寒冷、黑暗和高壓。”

這是趨同進化的一個例子,不相關的物種在相似的條件下獨立地進化出相似的特徵。“這是一個強有力的提醒,當面對類似的挑戰時,進化經常重複使用相同的有限的解決方案-在這種情況下,適應深海的極端條件,”貝坦庫爾說。

科考隊還在馬里亞納海溝和菲律賓海溝發現了人為污染物。科學家們發現,多氯聯苯(PCBs) —— 在20世紀70年代被禁止之前用於電氣設備和電器的有害化學物質 —— 污染了hadal 蝸牛魚的肝臟組織。

在馬里亞納海溝32800英尺(10000米)深的沉積物岩心中也發現了高濃度的多氯聯苯和多溴聯苯醚(PBDEs),這些阻燃化學品一直用於消費品,直到21世紀初才開始流行。

之前的研究也發現了馬里亞納海溝的化學污染物,以及深海中的微塑膠。新的發現進一步揭示了人類活動的影響,甚至在這個遠離人類生活的生態系統中也是如此。