【新发现】章鱼基因“断言”海平面上升10米!



图中是图尔奎特章鱼,它们的基因组中,隐藏着这一物种对南极冰盖消亡与重生的“记忆”
小伙伴们,如果未来几十年内,海平面上升10米……你猜会有哪些国家和地区不复存在?(请下方留言)
这可不是危言耸听,骗你关注(请关注一下,拜托了🥺),至少詹姆斯·库克大学的进化遗传学家萨莉·刘不这么认为。

萨莉·刘(Sally Lau)詹姆斯库克大学,海洋与水产养殖科学博士后研究员
萨利刘及其所在团队的科学家们认为,在大约10万年前,南极洲庞大的西部冰盖崩塌了,并暂时打开了能环绕这个大陆的三个海域之间的水路。而证据,竟来自前文图中章鱼的DNA。
南极冰盖的融化崩塌,使得被冰盖长期隔离开来的图尔奎特章鱼(Pareledone turqueti)种群,能在数千年间进行接触并繁殖;而当冰盖重新形成时,这些章鱼们就再次被冰盖隔离开来,这一历史状况,则被记录在了这些海洋生物的基因之中。
这项研究的成果,也让科学家们忧心忡忡起来:地球大概率即将在不远的未来,再次面对大幅度的海平面上升。
威斯康星大学麦迪逊分校的地质学家安德里亚·达顿说:“这是一种非常有创意的方法,它直观展示了南极洲被遗忘的历史。”安德里亚主要研究方向是古代海平面,她没有参与这次的研究。
在大约12.9万年前到11.6万年前,一次被称为末次间冰期的温暖时期给我们的星球带来了几百万年的短暂“休息”——地球不再那么寒冷了。这个星球的平均温度比现在还要高出约0.5°C——而科学家们预测,地球的温度将在几十年内再次达到这个水平。全球的海平面也会比现在高出5米到10米。许多科学家认为,西南极冰盖的崩塌和融化将会是海平面升高的主要原因。
地质证据表明,这种融化与崩塌,在过去的几百万年中,至少发生过一次,也许是在末次间冰期时段内。萨莉·刘所在的生物学研究团队相信,他们可以通过分析现在被冰盖分隔的物种DNA,来找到更多支持南极冰盖融化的证据。于是,他们找到了图尔奎特章鱼,这是一种头足类动物,它的身体,不算触手,大约是一支铅笔那么长。这种动物生活在南极洲水深达1公里的各处,以刚毛虫、片脚类(又称端足类)甲壳动物和其他小型无脊椎动物为食。

10年之前,本公众号提到过的La Trobe University的遗传学家Jan Strugnell 博士在海上进行研究时的照片(2012)由此可见章鱼与人的比例关系

刚毛虫,Bristle worm
研究人员从33年内收集的96只章鱼(其中许多是渔船捕物中的意外收获)体内取出小块组织样本,并从中提取了它们的DNA,进行测序。
萨莉·刘观察到一种叫做单核苷酸多态性(SNPs)的遗传标记,这种标记可以用来将章鱼划分为不同的独立种群。接下来,她建立了章鱼种群模型,来测试古代章鱼之间不同的杂交情景,这些情景会导致今天章鱼的遗传模式情景。模型假设,在几百万年前的冰河时期之前,四个章鱼种群——生活在威德尔海、阿蒙森海、罗斯海和东南极洲的章鱼们——都通过环绕南极洲的洋流接触,并使得这些种群在遗传上趋同。但在西南极冰盖增大后,这些种群就彼此隔离开来,并开始积累遗传差异。当全球温度持续下降时,冰盖继续扩张并逐渐增高,从而降低了海平面。(这个因果关系应该不难理解吧?)
刘通过她的模型预测,在末次间冰期期间,不同的冰盖状况会如何影响章鱼的基因组。一种情况是,冰盖的崩溃会让三个种群通过海道再次聚合,而东南极洲的章鱼则被孤立;另一种情景是冰盖只是部分崩溃,这样只有威德尔海和阿蒙森海的种群会联合;而剩下的第三种情况,是冰盖保持完整,种群一直保持彼此隔离,直到现在。
在运行了数千次的模型模拟后,刘发现冰盖完全崩溃的情景最能匹配今天章鱼基因组中看到的SNP模式。根据动物的平均世代时间和突变率,研究人员计算出,这些不同的章鱼种群在大约13.9万年前到5.4万年前之间又恢复了杂交。
这些发现与支持冰盖崩溃的日益增长的地质证据是相一致的。2019年,一艘科学钻探船从冰山巷拉出了沉积物岩心,这是南极洲冰山向北方逃逸的主要通道。(注:拉布拉多海到纽芬兰东北角的一片广阔水域,是地球上观赏冰山风景的最佳地点,这片水域中的冰山脱落自南极洲冰架,有的冰山甚至有上万年历史 )
哥伦比亚大学的研究生克莱尔·贾斯珀(Claire Jasper)说,这些岩心显示了在末次间冰期期间,冰山携带的碎屑大幅增加,这支持了在末次间冰期期间发生了大规模冰盖崩溃的可能性。她上周在美国地球物理联合会的一次会议上介绍了这项工作。她补充说,新的章鱼基因组数据,“是一种非常有说服力的证据,这充分证明冰盖曾发生了大规模崩溃。”
达顿(Dutton)说,这些发现,凸显了气候状况对于西南极冰盖影响的重要性,人们非常有必要去了解这一情况。“这告诉我们,人类需要认真对待这个严重的情况。”由温室气体排放驱动的海洋持续升温,可能会破坏冰盖的浸没部分。为了降低再次崩溃的可能性(编者按,我觉得应该说“为了尽可能延缓冰壳崩溃”),她说,“我们不能只是把问题推到一边,等再过5年、10年再考虑削减排放。现在的情形,确实要求我们立即行动。”
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