章鱼DNA揭示了南极洲的失落历史

　　科学家们认为，大约10万年前，南极洲西部巨大的冰盖坍塌，暂时打开了环绕该大陆的三片海域之间的水道。这种情况的新证据来自一个令人惊讶的来源：章鱼的DNA。

　　冰盖的坍塌使长期分离的特奎特章鱼种群得以杂交数千年；研究人员今天在《科学》杂志上报道，当海床被改造后，这些动物再次被隔离，这个故事已经记录在海洋生物的基因中。这项工作也加剧了人们对海平面在不久的将来可能大幅上升的担忧。

　　威斯康星大学麦迪逊分校的地质学家Andrea Dutton研究古代海平面，但没有参与这项研究，他说，“这是一种非常有创意的方法”来揭示南极洲失落的历史。

　　大约12.9万至11.6万年前，一段被称为最后一次间冰期的温暖期使我们的星球在数百万年的冰河期之间短暂中断。地球的平均温度比今天高出约0.5°C，气候预测预测几十年内还会再次出现这种情况。全球海平面也比目前的水平高出5米到10米。许多科学家认为，南极西部冰盖的坍塌和随之而来的融化可能是主要原因。

　　地质证据表明，这种坍塌在过去几百万年中至少发生过一次，可能发生在上一次间冰期。一组生物学家认为，通过分析今天通常被冰盖分隔开的生物的DNA，他们可以找到更多的证据。Turquet的章鱼是一种头足类动物，身体大约有铅笔那么长，不包括手臂。这种动物生活在南极洲周围1公里深的水中，以刚毛虫、片脚类甲壳类动物和其他小型无脊椎动物为食。

　　这项新研究的研究人员从33年来收集的96只章鱼身上采集了小组织样本，其中许多是渔船意外副渔获物。研究小组从中提取并测序了这些动物的DNA。

　　詹姆斯·库克大学的进化遗传学家Sally Lau研究了被称为单核苷酸多态性(SNPs)的广泛遗传标记模式，这些标记可以用来将章鱼细分为不同的种群。接下来，她建立了人口统计模型，以测试古代章鱼之间的不同杂交场景，这将产生它们今天的基因模式。该模型假设，数百万年前，在冰河时代之前，生活在威德尔海、阿蒙森海、罗斯海和南极洲东部的四个章鱼种群都被环绕南极洲的洋流连接在一起，使种群在基因上保持相似。但在南极西部冰盖生长后，这些种群相互隔离，并开始积累基因差异。当全球气温下降时，冰盖会膨胀，形成更多的冰，从而降低海平面。

　　Lau用她的模型预测了上一次间冰期不同的冰盖条件对章鱼基因组的影响。在一种情况下，坍塌会使其中三只章鱼通过海道再次聚集在一起，使南极洲东部的章鱼与世隔绝。另一种情况是，假设冰盖只部分坍塌，这只会使威德尔海和阿蒙森海的人口汇合。最后的第三种情况是，冰盖保持完整，种群之间一直隔离到今天。

　　在运行了数千次模型模拟后，Lau发现冰盖完全坍塌的情况与今天章鱼基因组中的SNP模式最匹配。根据这些动物的平均世代时间和突变率，研究人员计算出，这些不同种群的章鱼在139000年至54000年前的某个时候恢复了杂交。

　　这些发现与越来越多的支持冰盖坍塌的地质证据一致。例如，2019年，一艘科学钻探船从冰山巷(Iceberg Alley)打捞沉积物岩心，这是南极冰山向北航行的主要逃生路线。哥伦比亚大学的研究生Claire Jasper上周在美国地球物理联合会的一次会议上介绍了这项研究，她说，岩芯显示，在上一次间冰期期间，携带冰山的碎片大幅增加，这支持了在上一次间冰期发生大规模坍塌的可能性。她补充道，新的章鱼基因组数据“是一个非常令人信服的证据，证明发生了完全崩溃。”

　　Dutton说，这些发现加强了了解现代气候条件如何影响南极西部冰盖的重要性。“这告诉我们，我们需要认真对待这一大局。”由温室气体排放驱动的持续海洋变暖可能会破坏冰盖被淹没部分的稳定。为了降低再次崩溃的可能性，她说：“我们不能只是把罐子踢开，再等5年，再等10年再减排。这真的要求我们现在就这么做。”