我的生命密码

撰文/邵长伟 刘凯强

在环南极寒冷的海域中，有一种特有的生物——南极磷虾。它们多在海水表层活动，主要以浮游植物为食，是南极最重要的生物资源之一。中国水产科学研究院黄海水产研究所带领国际研究团队，在其基因组组装、极端环境适应性和群体历史演化研究方面取得突破性进展。那么，科学家都解开了哪些谜团呢？

似虾却非虾

我是一只南极磷虾，别看我名字中带“虾”，长得也虾模虾样，但我并不是真正意义上的虾。我生活在环南极水域，是无脊椎海洋生物，隶属于节肢动物门甲壳亚门软甲纲真软甲亚纲磷虾目。

大家熟悉的小龙虾、对虾等都是我的远亲，我们同属于真软甲亚纲，只不过它们属于十足目。大约3.15亿年前，我们磷虾家族就与那些远亲分道扬镳，走上了不同的演化之路。

成年后，我的体长通常只有4～6厘米，体重一般不超过2克，但是我的族群非常庞大。我们喜欢群居的生活方式，有时，每立方米海水中能聚集1～3万只；资源蕴藏量也极其庞大，在6.5亿～10亿吨之间，可以说，我们是地球上多细胞生物中资源量最大、繁衍最成功的物种之一。

南极磷虾处于南极生态系统食物链核心位置

我在环南极海域的能量和物质流动中扮演着关键角色，在南极生态系统的食物链中占据核心位置。我们以浮游植物为食，也成了鲸、海豹、海狗、企鹅等生物的主要食物来源。如果我从南极生态系统中消失，整个生态系统都将面临巨大的危机。

超大基因组中的秘密

我身体里蕴含着生长、摄食、种群扩张、演化历程、年龄结构和对环境压力的适应能力等基础生物学的秘密。为了找到这些秘密的答案，早在2011年，各国的科学家就在想办法破译我的基因组了。但我并非等闲之辈，小小身体里藏着的基因组接近50Gb，约为人类基因组的16倍。因此，破译我的基因组曾被认为是一项不可能完成的任务。

然而，随着科学技术的不断发展，十几年后，科学家利用最先进的测序和分析技术成功绘制出了我的基因组图谱。他们发现，图谱中超过90%的部分都是重复序列，而且在演化的过程中，我经历过两次重复序列的爆发式增长，这些独特的变化塑造了今天的我。

奇妙的基因

通过对我体内关键成分基因进行解析，科学家发现了我能够适应极昼、极夜环境的方法。原来，我的身体里有一个像钟表一样的系统，系统中有几个关键基因，它们在极昼和极夜各有不同的活动水平。这表明我的身体已经进化出了一套根据日夜变化来调整行为和生理状态的机制。

此外，我的身体里有关蜕壳和能量代谢的基因数量比其他物种多。它们就像我的生存法宝，帮助我在严寒中完成“负增长”——在食物不足时减缓生长甚至缩小身体，并拥有更高效的能量代谢，让我能更有效地利用有限的能量。

这些基因创新，就像我身体中的超级适应器，让我在南极这种极端环境中生存下来，也使我的种群不断壮大、生生不息。

尽管在较长时间尺度上，我们的种群变化与历史气候变化相一致，但环境因素对我们的影响是极其复杂的。面对当今迅速变化的气候，我们的未来充满不确定性，需要科学家用更深入的研究来不断揭开迎面而来的谜团。

全球变暖和海洋酸化一直影响着我赖以生存的南极生态系统，进而影响到我的生存。大约在1000万年前，我们的数量曾急剧下降，这与更新世时期冰期和间冰期气候的剧烈波动相一致。然而，在10万年前，我们种群的数量开始反弹并迅速扩张，这可能是由于晚更新世时期气温较低，导致海冰扩张，为我们提供了更广阔的栖息地。

（责任编辑 / 牛一名 美术编辑 / 徐博宇）