古DNA解码南极生态变迁
古DNA解码南极生态变迁
近6000年来，南极的生态系统一直在悄然演变。气候变化如何影响南极物种栖息地的收缩和扩张？对生态系统又有何影响？日前，武汉华大生命科学研究院、浙江大学生命演化研究中心、阿德莱德大学等国内外科研机构组成的研究团队，在国际期刊《自然·通讯》上发表了相关成果。
阿德利企鹅是生存在南极洲的主要企鹅类群之一，罗斯海沿岸是其传统栖息地。研究团队在此收集了来自不同采样点、不同深度的156份地层沉积物样本，利用我国国产测序仪平台进行古DNA测序,通过地质定年法明确各个样品的年代。结果显示，这些样本的时间跨度大约为6000年。
全新世中晚期南极罗斯海区域生物复原图。白鲸绘
两年前，研究团队利用跨学科技术整合化石、古气候、基因组信息，揭示出企鹅6000万年来的物种演化历程和对极端环境的适应机制，见证了企鹅在大时间尺度上的物种演化。“现在，我们再次利用跨学科手段探索南极企鹅栖息地在小时间尺度的生态系统变化。DNA在寒冷环境中的降解速度较慢，因此古DNA可以较好地保存在南极沉积物中，让我们能够追溯过去的信息。”论文共同第一作者、武汉华大生命科学研究院生物信息副研究员周程冉说。
在重构的南极生态系统中，阿德利企鹅与许多生物共同组成复杂的生态网络，包括企鹅捕食者南极贼鸥，被捕食者南极磷虾和南极银鱼等，以及作为食物链基础的海洋浮游生物、南极水熊虫等。“生物的分布情况在时间与空间上存在差异。数千年来罗斯海区域企鹅所消耗鱼类的比例变化，表明气候变化影响企鹅食物链的组成，并说明气候变化对海洋生态系统稳定性具有重要影响。”论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心教授张国捷介绍。
研究还发现，南象海豹与企鹅存在演替现象——大约1400年前，较温暖的气温使海豹能够生活在哈利特角地区，但随着气候变冷和海冰增加，海豹逐渐退出，该地区被适应寒冷气温的阿德利企鹅占据。
在论文作者、华大生命科学研究院研究员李启业看来，利用沉积物中的DNA研究南极高纬度地区生物多样性的时空动态具有巨大潜力，但目前掌握的南极数据仅是冰山一角，未来需要通过更多国内外合作填补资源空白，“这对理解南极生态系统至关重要”。