2021年的第一個(gè)工作日，讓我們一起來看一看全球海洋界的前沿發(fā)現(xiàn)吧。

1.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有記錄以來最“長壽”的熱帶珊瑚魚

科學(xué)家們在西澳大利亞海岸發(fā)現(xiàn)的一條81歲的子夜笛鯛改寫了有記錄以來最“長壽”的熱帶珊瑚魚記錄?？茖W(xué)家們一直在試圖了解熱帶珊瑚礁魚類“長壽”的秘密，澳大利亞海洋學(xué)研究所的研究人員在西澳大利亞州海岸附近4個(gè)地點(diǎn)和印度洋中部的查戈斯群島附近抽樣調(diào)查了熱帶魚的生長情況，共發(fā)現(xiàn)11條年齡超過60歲的魚。

在西澳大利亞州西北部一處名為羅利沙洲的珊瑚礁海域，研究人員發(fā)現(xiàn)了這條年齡高達(dá)81歲的子夜笛鯛和一條79歲的紅鱸魚。確定一條魚的年齡就像計(jì)算一棵樹的年齡。魚的耳骨（耳石）有生長帶，科學(xué)家可以通過魚類的耳骨鑒定其準(zhǔn)確的年齡。

一條魚能在珊瑚礁上生活80年，實(shí)在是一件不可思議的事情。領(lǐng)銜這項(xiàng)研究的Taylor表示，當(dāng)?shù)貙?duì)海洋資源的保護(hù)和限制捕撈是這些魚能夠長壽的原因之一。希望這項(xiàng)研究可以有助于氣候變化下的魚類管理決策。

2.地球最初的生命如何應(yīng)對(duì)最大的威脅——水

全球變暖途徑日益清晰

圖/Science科學(xué)

生命依賴于水，但水也能分解DNA和其他關(guān)鍵分子。那么，最早的細(xì)胞如何解決這一悖論？2021年2月18日，美國國家航空航天局（NASA）將有一艘飛船進(jìn)入火星的大氣層，它將啟動(dòng)著陸系統(tǒng)和空中吊裝機(jī)動(dòng)結(jié)構(gòu)，將名為“毅力號(hào)”的六輪漫游車降落到火星表面。如果一切順利，這臺(tái)火星車將著陸在耶澤羅撞擊坑，這是一個(gè)靠近火星赤道、寬45千米的隕石坑，可能曾經(jīng)是一個(gè)液態(tài)水湖泊。

英國劍橋大學(xué)的研究者約翰·薩瑟蘭特別關(guān)注毅力號(hào)的進(jìn)展。他之所以對(duì)這個(gè)隕石坑感興趣，是因?yàn)樗芷鹾纤P(guān)于火星和地球上生命起源的觀點(diǎn)。盡管長期以來，許多科學(xué)家都推測最早的生物細(xì)胞來自海洋，但最近的研究表明，生命的關(guān)鍵分子及其核心轉(zhuǎn)變過程，只能發(fā)生在像耶澤羅撞擊坑這樣的地方，即一個(gè)由溪流構(gòu)成的相對(duì)較淺的水體。

若干研究表明，生命的基礎(chǔ)化學(xué)物質(zhì)需要太陽光的紫外線輻射才能形成，其所處的水環(huán)境有時(shí)必須高度濃縮，甚至完全干燥。在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，薩瑟蘭和其他科學(xué)家通過溫和加熱簡單的碳基化學(xué)物質(zhì)，使它們經(jīng)受紫外線輻射并時(shí)不時(shí)加以干燥，制造出了DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞的其他關(guān)鍵成分?；瘜W(xué)家還從未在模擬海水的條件下合成如此多樣的生物分子。

新出現(xiàn)的證據(jù)使許多研究人員放棄了生命出現(xiàn)于海洋的觀點(diǎn)，轉(zhuǎn)而關(guān)注陸地環(huán)境，主要是那些干濕交替的地方。當(dāng)然，并不是所有科學(xué)家都改變了看法，但是支持陸地起源觀點(diǎn)的科學(xué)家表示，該觀點(diǎn)為一個(gè)長期以來的悖論——盡管水是生命的必要條件，但它也會(huì)破壞生命的核心組成部分提供了解決方案。

3.《Nature》公布2020年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之南極上空臭氧層的修復(fù)使高速氣流停止漂移

圖/Science科學(xué)

20世紀(jì)80年代中期，科學(xué)家在南極上空發(fā)現(xiàn)了春季大氣臭氧層空洞，這揭示了人類制造的臭氧消耗物質(zhì)對(duì)大氣層的威脅。位于海拔10到20千米處的南極臭氧層空洞也影響了南半球大氣環(huán)流，進(jìn)而影響地表的氣候。最明顯的一個(gè)趨勢是，夏季的高速氣流開始向極地移動(dòng)。高速氣流是行星尺度的大氣環(huán)流現(xiàn)象，地球上有數(shù)條環(huán)繞的高速氣流帶。

1987年的《蒙特利爾議定書》及其隨后的修正案禁止了臭氧消耗物質(zhì)的生產(chǎn)和使用。因此，大氣中臭氧消耗物質(zhì)濃度正在下降，臭氧層已經(jīng)出現(xiàn)初步的恢復(fù)跡象。Banerjee等人的研究指出，自臭氧層開始恢復(fù)以來，空洞相關(guān)的環(huán)流效應(yīng)已經(jīng)停止。以前曾有人注意到這種環(huán)流效應(yīng)停止的趨勢，但Banerjee等人首次正式將其歸因于《蒙特利爾議定書》的影響。

4.深海冷泉有機(jī)碳來源的新機(jī)制

冷泉通常指富含甲烷等碳?xì)浠衔锏牧黧w從海底沉積物界面下滲漏或噴涌的區(qū)域，被譽(yù)為深海生命的綠洲，微生物、貽貝等生物以冷泉噴發(fā)物作為能量來源大量繁殖。由甲烷厭氧氧化古菌（ANME）和硫酸鹽還原細(xì)菌（SRB）介導(dǎo)的甲烷厭氧氧化過程（AOM）是支撐整個(gè)冷泉生態(tài)系統(tǒng)的主要能量來源，也是目前已知能夠維持生命的低能量極限反應(yīng)過程之一。

甲烷厭氧氧化過程每年消耗約4億噸甲烷，屏蔽了海底約90%的甲烷釋放，深刻影響了深海碳循環(huán)和全球氣候變化。在傳統(tǒng)的認(rèn)知中，甲烷厭氧氧化過程將甲烷轉(zhuǎn)化為無機(jī)碳，以此作為深海冷泉生態(tài)系統(tǒng)的主要能量來源。然而，冷泉生態(tài)系統(tǒng)存在大量的異養(yǎng)微生物，其生長所需要的有機(jī)碳來源一直是未解之謎。

針對(duì)這一科學(xué)難題，上海交通大學(xué)張宇團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》發(fā)表文章，提出了冷泉碳循環(huán)的新模型：ANME古菌將甲烷厭氧氧化為無機(jī)碳的同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)碳，為生態(tài)系統(tǒng)中的異養(yǎng)微生物提供碳源。ANME古菌消耗的甲烷中有3~25%沒有被完全氧化成二氧化碳，而是轉(zhuǎn)化為乙酸或者其他的有機(jī)物。在深海冷泉環(huán)境中，由于高的甲烷分壓，甲烷轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳不再是一個(gè)耗能反應(yīng)，使得這一生物過程可持續(xù)。這一新發(fā)現(xiàn)的有機(jī)碳的產(chǎn)生過程對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估深海的碳儲(chǔ)庫、解析冷泉生態(tài)系統(tǒng)的形成機(jī)制，都具有重要意義。

5.珊瑚與共生藻類的關(guān)系變化幫助白化珊瑚恢復(fù)

2015-2016年厄爾尼諾現(xiàn)象期間珊瑚群落的變化（健康-白化-恢復(fù)）

圖/Nature自然科研

氣候變化造成的海洋熱浪越來越頻繁，對(duì)世界上的珊瑚礁構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。氣候變暖導(dǎo)致珊瑚將生活在其組織內(nèi)提供營養(yǎng)的共生藻類排出，這將導(dǎo)致珊瑚白化，使珊瑚更容易受到饑餓、疾病和死亡的影響。雖然有些藻類跟共生藻類相比能讓珊瑚更耐高溫，但以前的研究表明，白化珊瑚需要水溫恢復(fù)正常，才能重新獲得藻類并恢復(fù)。

加拿大維多利亞大學(xué)的Julia Baum及其同事在2015年至2016年熱帶海洋熱浪期間研究了太平洋基里蒂馬蒂環(huán)礁的珊瑚。該環(huán)礁一端是村莊和基礎(chǔ)設(shè)施，另一端則幾乎沒有人類干擾。

熱浪來臨前，環(huán)礁“受干擾”一端的珊瑚寄居著耐高溫的藻類，而受干擾較少地區(qū)的珊瑚則含有對(duì)熱敏感的共生體。熱浪持續(xù)兩個(gè)月后，以耐熱藻類為主的珊瑚，如預(yù)期的那樣，白化的可能性較小。一些包含對(duì)熱敏感藻類的珊瑚雖然白化，但在海水溫暖的時(shí)候又意外地恢復(fù)了。

這種效果以前從未有過記錄，而且只在沒有強(qiáng)烈本地干擾的地區(qū)觀察到，這似乎是因?yàn)樯汉鲗崦粼孱惻懦?，以更耐高溫的物種取而代之。該研究表明，珊瑚可能有多種途徑在長期熱浪中生存下來，它們有可能能夠抵御白化或從白化中恢復(fù)過來，而這些途徑受其共生關(guān)系的影響。這有助于我們在未來的長期熱浪中更好地管理珊瑚礁。

6.科學(xué)家在海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)首個(gè)馴化另一種動(dòng)物的動(dòng)物

人們認(rèn)為，大約在15000年前，人類首先馴化了狼以此來幫助捕獵。而在接下來的幾千年里，人類又增加了山羊、豬、綿羊和牛作為食物和材料。而人類所吃的幾乎每一種植物都跟它們原來的野生同類完全不同，植物在人類手中經(jīng)過數(shù)千年的磨練變得更大、更耐寒、更美味、更有營養(yǎng)或更容易種植、收獲和食用。

截止目前，已知的唯一一種能馴化其他物種的生物是昆蟲，例如螞蟻飼養(yǎng)蚜蟲以保護(hù)它們免受捕食者的傷害，但這種行為從未在其他脊椎動(dòng)物中被看到過。然而，在伯利茲的珊瑚礁考察中，由格里菲斯大學(xué)和迪肯大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組發(fā)現(xiàn)，長鰭雀鯛似乎已經(jīng)馴化了糠蝦。

眾所周知，雀鯛會(huì)養(yǎng)殖藻類作為食物?，F(xiàn)在看起來它們似乎還會(huì)利用糠蝦的糞便作為肥料來幫助這些植物的生長。作為回報(bào)，這些蝦也會(huì)得到一個(gè)安全的生存場所，雀鯛會(huì)趕走任何游得太近的糠蝦捕食者。

科學(xué)家們通過一系列實(shí)地測試和實(shí)驗(yàn)室測試證實(shí)了這一想法。他們發(fā)現(xiàn)，事實(shí)上，這些蝦是被雀鯛的氣味吸引而來，同時(shí)，這也在幫助它們積極地避開捕食者的氣味。

為了測試這些魚是否起到了保護(hù)小蝦的積極作用，研究人員把這些蝦放在一個(gè)透明的袋子里，然后把袋子放在養(yǎng)殖場內(nèi)部或外部。不出所料，養(yǎng)殖場外面的其他魚都想吃掉這些小蝦，但養(yǎng)殖場內(nèi)部任何靠近的捕食者都被“養(yǎng)殖魚”給趕走了。這一實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)了科學(xué)家的想法，同時(shí)他們還發(fā)現(xiàn)，跟沒有蝦的養(yǎng)殖場相比，有蝦的養(yǎng)殖場，無論是藻類質(zhì)量還是魚的健康狀況都有所改善。

來源：海洋世界傳播（《海洋世界》整理）



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