科普时报记者胡利娟

企鹅是喜欢吃鱼还是偏爱磷虾？海豹与企鹅究竟谁是南极的“主角”？南极生态存在哪些变化？……我国科学家领衔的中外团队利用沉积古DNA技术，对阿德利企鹅栖息地相关的南极非湖泊陆地沉积物中的古DNA进行了评估，描绘了南极全新世中晚期罗斯海区域企鹅相关生态网络的变化，重现了该地区过去6000年来的生物多样性模式，揭示了沉积古DNA技术在重建南部高纬度地区过去生物多样性模式中的潜力。相关研究成果于3月5日发表在权威学术期刊《自然-通讯》上。

“两年前我们利用跨学科技术整合了化石、古气候、基因组信息，揭示了企鹅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了南极企鹅栖息地在小时间尺度上的生态系统变化。”论文共同第一作者，武汉华大生命科学研究院的周程冉博士向记者介绍，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，这就像南极生态的时间胶囊，可以让我们追溯过去的信息。

据介绍，阿德利企鹅是南极洲生存的主要企鹅类群之一，罗斯海沿岸是它们的传统栖息地。研究团队从这里收集了采集自不同采样点、不同深度的156份地层沉积物样本，利用国产测序仪平台DNBSEQ进行了古DNA测序,并利用地质定年法明确了各个样品的年代。结果显示，这包含了过去时间跨度大约6000年的样本。团队采用了一种叫作最近共同祖先的方法来识别和推定地层中蕴含的古基因片段属于哪类生物，其中有超过500万条非冗余的序列被确认来自动物、植物、真菌等真核生物。

“在重构的南极生态系统中，阿德利企鹅与许多生物共同构成了一个复杂的生态网络，包括企鹅捕食者南极贼鸥，被捕食者南极磷虾、南极银鱼等，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也存在差异。数千年来罗斯海区域企鹅所消耗鱼类比例变化也表明了气候变化影响着企鹅食物链的组成，说明了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的张国捷教授说。比如，在过去4000年以来，生活在南极浅水区域的博氏南冰鰧（téng）的丰度在逐渐减少，而生活在中上层水域的侧纹南极鱼的丰度则有增加；在罗斯海南部地区，这些企鹅会吃更多的鱼，而在北部地区它们更偏爱磷虾等。

“我们发现南象海豹与企鹅存在演替现象。在距今约1400年的晚全新世海豹适宜期，较温暖的气温使海豹能够生活在哈利特角地区，随着气候变冷和海冰的增加，海豹逐渐退出了这一地区，该地区也逐渐被适应寒冷的阿德利企鹅占据。”论文共同通讯作者，阿德莱德大学的杰米·伍德（Jamie Wood）研究员表示，“这表明全新世海冰变化影响了南极作为栖息地的可用性，在较温暖的时期促进了某些物种栖息地的扩张，揭示了过去气候和海冰变化对南极生物分布的影响，预示了南极生态系统对气候变化的敏感性，为预测未来极地生物的分布提供了依据。”

“我们目前掌握的南极数据仅是冰山一角，南极生物多样性参考资源的稀缺会限制我们对极地生态系统的全面理解。”论文作者华大生命科学研究院李启业研究员补充道，“未来通过更多国内外合作填补南极资源的空白，对理解南极生态系统至关重要。”

张国捷教授总结道：“利用南极沉积物中的DNA来研究南极高纬度地区陆地和海洋生物多样性时空动态具有巨大潜力，使我们得以窥探南极生态的变化，理解地球生态系统的复杂与脆弱。”