作为人类最后踏足的大陆，南极一直披着神秘的面纱。在这里，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通过分析沉积物中的古DNA，窥得其中一隅。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。

古DNA技术回溯过去南极生物多样性变化

在南极环境中，DNA的降解速度是较慢的。因此，古DNA中所蕴含的历史信息仍有希望被解读，这也使古DNA技术成为了回溯过去生物多样性变化的“时光机”。论文共同第一作者、武汉华大生命科学研究院博士周程冉介绍，“我们在南极洲罗斯海沿岸收集了来自不同采样点的156份地层沉积物样本，并结合地质定年法确定样品的年代。结果显示，这些样本的时间跨度大约6000年。”

研究团队从样本中提取古DNA，并利用我国国产测序仪DNBSEQ平台进行测序，之后采用追溯“最近共同祖先”的方法，来识别基因片段属于哪类生物。超过500万条的序列被确认来自动物、植物、真菌等真核生物，其中约76%的序列来自企鹅等后生动物。而且，随着采样深度的增加，真核生物DNA含量逐渐减少，而原核生物DNA则逐渐占据主导地位。这揭示了古老DNA随着时间的流逝逐渐发生降解的过程。

“南方鹅”爱鱼，“北方鹅”爱磷虾

企鹅与许多其他生物共同构成了一个复杂的南极生态网络。一方面，企鹅是小型海洋动物的捕食者，如企鹅捕食磷虾和鱼类，后者包括南极银鱼、南极鳕鱼等；另一方面，其他脊椎动物也会捕食或干扰企鹅，如贼鸥常在企鹅群落附近筑巢，是企鹅幼鸟的主要捕食者；此外，企鹅的活动也会影响南极陆生植被与微生物的分布。

“过去4000年，生活在南极浅水区的鱼类博氏南冰鰧（ténɡ）的数量逐渐减少，而生活在中上层水域的侧纹南极鱼的数量则有增加；在罗斯海南部地区，企鹅会吃更多的鱼，而在北部地区它们更偏爱磷虾。”论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心的张国捷教授指出，气候变化影响着企鹅食物链的组成，罗斯海区域企鹅所消耗鱼类比例的变化，表明了气候变化对海洋生态系统稳定性具有重要影响。

此外，作为罗斯海海洋食物链的基础，浮游生物可能会通过自下而上的营养传递影响大型捕食者的数量。它们的变化可以记录南极过往的气候变化和生态演替。研究还发现了包括硅藻、绿藻、红藻、纤毛虫和尾藻等在内浮游生物的印迹，以及明显的时空变化，如纤毛虫在罗斯海中部和南部的企鹅活跃地区更常见，而在其他区域则较少见。

企鹅地盘曾被南象海豹“接管”

此次研究还发现了另一个值得注意的变化，罗斯海沿岸出现过主要脊椎动物的演替现象。约1400年前，南象海豹“管理”着如今企鹅在“哈利特角地区”的地盘，但现在它们已经退出了这里。当时这片区域比今天更加温暖，但随着气候转冷，更加适应寒冷环境的阿德利企鹅占据了这里。今天，南象海豹的繁殖地主要集中在更北的亚南极地区的岛屿上。

这表明，全新世海冰变化影响了南极栖息地的可用性，气候变化引起了物种栖息地的收缩和扩张，揭示了气候和海冰变化对南极生物分布的影响，也提示了南极生态系统对气候变化的敏感性，为预测极地生物的未来分布提供了依据。

（作者系华大生命科学研究院与汕头大学联合培养研究生）