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生活在开阔海洋上的昆虫的历史与它们所处的洋流的历史息息相关

日期:
2021年9月7日
来源:
新加坡国立大学
简介:
开阔的海洋环境恶劣,环境恶劣,昆虫可能无法茁壮成长。事实上,只有一种昆虫,海洋滑冰者,或水黾,已经适应了在公海上的生活。然而,人们并不知道这些昆虫是如何进化到征服公海的。现在,一项对滑冰运动员基因的研究提供了线索。科学家们研究了从夏威夷和秘鲁之间的东太平洋收集的三种海洋滑板动物的基因,结果发现,答案与东太平洋主要洋流何时形成有关,每种滑板动物都在进化,以适应这些洋流的独特条件。这一发现可以解开每个滑冰者物种如何占据与其他昆虫截然不同的栖息地的谜团,也加深了我们对气候变化如何影响海洋生物的理解。
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完整的故事

开阔的海洋环境恶劣,环境恶劣,昆虫可能无法茁壮成长。事实上,只有一种昆虫,海洋滑冰者,或水黾,已经适应了在公海上的生活。

然而,人们并不知道这些昆虫是如何进化到征服公海的。

现在,一项对滑冰运动员基因的研究提供了线索。答案与东太平洋主要洋流形成的时间有关,每种滑冰者都在进化,以适应这些洋流的独特条件。

来自新加坡国立大学(NUS)和加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的科学家们研究了夏威夷和秘鲁之间东太平洋地区用网捕到的三种海洋滑冰鱼的基因。研究结果显示,当这些水流转变成现代的形态时,滑冰运动员变得专门于不同的水流系统。

这一发现可以解开每个滑冰者物种如何占据与其他昆虫截然不同的栖息地的谜团,也加深了我们对气候变化如何影响海洋生物的理解。

研究负责人、新加坡国立大学李光前自然历史博物馆的昆虫学家温迪·王博士说:“海洋溜冰者的遗传历史与我们海洋的遗传历史密切相关,这令人惊讶。”“开阔的海洋环境极其恶劣,白天阳光直射,狂风肆虐,食物有限。它们的身体覆盖物或角质层能够保护内部器官免受高温和紫外线的伤害,能够在猛烈的风暴中生存,并在这个独特的栖息地找到食物,这是其他昆虫无法在海洋中展示它们独特的生态作用的。这些特征使它们成为材料科学和极端生物适应的迷人研究对象。”

该研究小组首先在杂志上报告了他们的发现海洋生物学爱博网投领导者2021年9月5日。

将基因数据与气候变化联系起来

海洋滑冰者一生都在公海的表面上奔跑,忍受着猛烈的风暴,以困在海面上或海面以下的微小猎物为食。目前,已知的海洋盐藻属有五种。虽然关于它们在哪里可以找到的信息已经很完善了,但人们对它们的遗传变异以及洋流、温度和风等物理因素如何影响它们的分布却知之甚少。

研究小组对从墨西哥近海到秘鲁以及远至夏威夷的海域收集的三种滑冰鱼进行了基因研究。大部分标本是由斯克里普斯海洋研究所的海洋生物学家、该研究的合著者郑兰娜博士用浸网从海洋表面采集的。郑博士是一位世界级的专家,她致力于研究盐藻属,她已经研究了近五十年。

王博士对这三个物种的近400个标本进行了基因测序和遗传分析。研究人员发现,这些物种之间存在明显的遗传变异,说明了古代人口增长和发展的不同故事。

其中最古老的一种是splendens盐藻,人们发现它在近100万年前扩大了种群。另外两个较年轻的物种,micans和sobrinus,在10万到12万年前数量增加。

这些形成日期与过去的气候事件相吻合。现在,在南美海岸外的秘鲁海流中发现了丰富、多产的冷舌水域。气候数据表明,这种寒冷的地表水的物理特征在100万年前就已经存在了,与此同时,黄藻的遗传多样性和种群数量也在增长。

另外两个物种H. sobrinus和H. micans被确定在中美洲温暖、相对贫瘠的水域中多样化。当厄尔Niño气候模式导致温暖的海水进入东太平洋时,这两个物种的种群都扩大了。大约10万年前,El Niño效应在micans人和sobrinus人的栖息地尤为强烈,与这些物种发展出现代遗传模式和种群规模的时间相吻合。

郑博士说:“由于在开阔的海洋中没有明显的物理界限来阻止它们,盐藻几乎可以从加利福尼亚海岸滑过整个太平洋,到达日本甚至更远的地方。”“然而,本文研究的两个物种,H. sobrinus和H. splendens,从未被发现冒险越过东太平洋,我们不知道为什么。这篇论文从他们的祖先那里给了我们线索。”

斯克里普斯海洋学的理查德·诺里斯教授是一位古生物学家,在这项研究中,他将海洋滑冰者数量的扩张与化石记录显示现代洋流首次形成的时期相匹配。

诺里斯教授说:“遗传学表明,我们研究的三个物种各自都有一段人口增长时期,这与它们目前生活的系统形成时的地质证据非常吻合。”“也许我不应该感到惊讶,因为海洋生物通常会专注于特定的海洋环境,但这些滑冰运动员生活在海洋的顶部。显然,在不同的海流之间,甚至浪花和水面薄膜的性质都是不同的,这对这些家伙来说是很重要的。”

进一步的研究

王博士解释说:“我们的研究结果强调了气候条件对海洋种群的深刻影响。随着未来几十年持续的气候变化加速,这些结果也有助于了解海洋生物的命运。”

为了扩大他们的知识,研究人员将继续通过研究这种神秘的海洋昆虫的基因组来研究它们的种群动态。

“利用这项研究的关键见解,再加上我们正在进行的工作,我们的目标是将各种盐酸盐物种的进化起源联系起来,并揭示它们是如何在当今占据表层海洋和沿海栖息地的,”来自新加坡国立大学生物科学系的海洋生物学家和合著者助理教授黄丹伟(Danwei Huang)分享道,他是斯克里普斯海洋学的校友。

作者之一Marc Cheng先生补充说:“拥有基因数据对我们正在研究的海洋滑冰鱼等生物特别有用,因为我们无法在自然环境中观察它们的行为学,以追踪它们的数量。”他是新加坡国立大学的博士生,正在利用DNA测序方法揭示海洋表面生命的遗传基础。

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故事来源:

材料所提供的新加坡国立大学注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. 王颖,金佳,张马克,Richard Norris,黄丹伟,程兰娜。东太平洋三种独特海洋滑冰鱼的种群历史(半翅目:异翅目:Gerridae)海洋生物学爱博网投领导者, 2021;168 (10) doi:10.1007 / s00227 - 021 - 03944 - 6

引用此页

新加坡国立大学。“生活在开阔海洋上的昆虫的历史与它们所处的洋流的历史息息相关。”《科学日报》。《科学日报》,2021年9月7日。< www.koonmotors.com/releases/2021/09/210907110645.htm >。
新加坡国立大学。(2021年9月7日)生活在开阔海洋上的昆虫的历史与它们所处的洋流的历史息息相关。《科学日报》。2023年6月18日检索自www.koonmotors.com/releases/2021/09/210907110645.htm
新加坡国立大学。“生活在开阔海洋上的昆虫的历史与它们所处的洋流的历史息息相关。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2021/09/210907110645.htm(2023年6月18日访问)。

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