|
|
图片来源：Yuta Shimizu / Osaka Metropolitan University撰文 | 二七审校 | 王昱2022年年初，我有机会采访了一名曾到访北极地域斯瓦尔巴群岛，研究当地环境DNA的科学家。聊起第一次进入北极圈的感受，他说：“说实话，我印象最深的实在是蚊子。”在斯瓦尔巴群岛的夏天，随着冻土的表层融化，蚊虫格外的多， “去之前我也期待着能在无人区里探险、找化石。但去了以后最大的感受却是蚊子，它们无时无刻不在你身边。”然而相比北极，南极则荒凉得多。这里超过95%的面积常年被冰雪覆盖，一道全球最宽的海峡——德雷克海峡（Drake Passage）——将南极洲与南半球其他大陆隔开。而南极绕极流则像是一道无形的结界，将暖流隔绝在南极洲之外。这份荒凉也体现在昆虫的多样性上Ｆ姹极已知的昆虫足有两千多种，而南极却只有一种原生的昆虫，这就是南极摇蚊（Belgica antarctica）。
固然名字带“蚊”，但南极摇蚊实在属于摇蚊科，并不是那些我们熟悉的、会咬人的蚊子。南极摇蚊的成虫也没有翅膀和用于吸血的口器。（图片来源：Igor Gvozdovskyy/wikipediaCC BY 4.0）早在19世纪末，比利时南极科考项目（Belgian Antarctic Expedition）在南极半岛的热尔拉什海峡（Gerlache strait）附近第一次发现了这种摇蚊。而随着之后的研究者的采样范围逐渐向南延伸，南极摇蚊的分布范围也一路南扩，超过了南纬69°。但从始至终，南极圈里只发现了这一种原生的昆虫。
生存不易
想要生存在南极，严寒是最大的挑战。即使不深入到南极点附近，只在（南极圈内）纬度相对较低的南极半岛上，冬季温度也可以达到零下数十摄氏度。但好在，厚厚的冰雪有时也可以成为绝佳的隔热质料。这里的陆地上刮着每秒十几米的强风，极夜时会经历每天19个小时的黑暗。在南极摇蚊的大部分生掷中，它们都躲在冰雪下的土壤里，安然享受着冰雪的保暖结果。测量数据显示，在大约1厘米深的土壤中，一年有超过300天的时间温度都不会低于-2摄氏度，即使在最严寒的几天，也不会低于-5摄氏度。即使处在零度以下，南极摇蚊也有办法避免自己被冻成冰块。它们的血淋巴（昆虫的“血液”）中含有天然的抗冻剂，主要成分为赤藓糖醇、葡萄糖和海藻糖。原理类似冬天在街上撒盐融雪，这些成分可以让南极摇蚊体内液体的冰点降低，不至于在体内生成致命的冰晶破坏组织，尤其是破坏细胞结构。
图片来源：Unsplash除了冷，南极还有另一种容易被忽视的致命问题——缺水。连续的零下温度不仅意味着体液会结冰，也让险些所有大概获得的液态水都变成了固态。水是生命之源，但冰可不是。在严寒的环境中，大部分生物都无法利用固态的冰。但南极摇蚊不仅拥有极强的抗脱水能力，它们甚至可以利用这一点。与沙漠中生物抗旱的主要方式——减少水分蒸发不同。南极摇蚊会借助身体内与外界的蒸气压差异，让自己进入“保护性脱水状态”。研究者曾在实验室进行过测试，发现在最极端的情况下，南极摇蚊可以忍耐近70%的脱水，相比之下，人类失去体重2%的水后，认知能力就会受到损害了。更重要的是，在极端脱水的情况下，血淋巴和细胞内液中“抗冻剂”的浓度会随之升高，这也能进一步降低熔点，避免结冰。整个脱水过程非常迅速，而当环境变暖，湿度增加，南极摇蚊幼虫又能迅速“复水”—— 幼虫可以忍受至少4个脱水-再水化周期，以顺应自然的湿度波动。
对齐繁殖季
即使南极摇蚊可以保证自己稳定成一坨冰块，但在这样恶劣的环境下，每一笔能量开支依然要精打细算——休眠就成为了一个很划算的选择。对许多无脊椎动物来说，一样平常有两种类型的休眠。一种被称为静止期（quiescene），这个过程有点像蛇类的冬眠，主要由外部环境条件驱动。当外界环境足够恶劣，例如冷到肯定水平，机体就会快速停止多余的生命运动，迅速进入静止状态，此时昆虫只需要少量的营养就能维持生命。比及春暖花开，机体又能迅速复苏，恢复活力。而另一种休眠方式则没有这么“随便”，它被写在了生物的“原始代码”中，被称为滞育（diapause）。当幼虫发育到肯定水平后，会主动停止发育，进入另一种休眠状态。此时，幼虫的细胞分裂险些停滞，新陈代谢大幅减缓，直到迎来符合解除休眠的“步伐条件”。一样平常来说，昆虫往往只会在滞育和静止期中采取一种策略，但最近一项发表于《科学·报告》（Scientific Reports）的研究发现，南极摇蚊会结合这两种手段，度过南极难捱的冬天。南极摇蚊的生命大约有2年，此中大部分时间都是以幼虫的形式存在的。在第一年冬天，二龄幼虫就会进入静止期。静止期的优势在于灵活变通，一旦环境适宜，它们就能迅速复苏，抓紧一切机会发育长大。然而到了第二年冬天，当南极摇蚊进入幼虫的最后一个阶段，应该预备化蛹成虫时，它们反而不急了。研究者发现，此时，南极摇蚊的幼虫会停止发育，转而进入滞育期。这个强制滞育阶段会随着冬天的低温开始而结束，此时幼虫才会慢慢开始化蛹，蜕变为成虫，并在第二年的夏天繁殖出下一代。
交配中的南极摇蚊（图片来源：R. E. Lee/Iryna Kozeretska et al., 2021）这种看似浪费时间的做法，实在是南极摇蚊为了抓住名贵的繁殖季，采取的特殊手段。南极摇蚊破蛹而出后，成虫只能存活不到10天的时间，它们需要在短短几天内找到适龄的同类，完成交配并产下后代。因此，写在它们基因中的滞育“步伐”，就变成了保证它们能在同一时期成虫，对齐繁殖季的钥匙。在第二年的夏天，雌性南极摇蚊会在苔藓和土壤中产下被粘液包裹的卵。（这些粘液也有抗脱水和保温的作用）。产卵过程会破坏雌性南极摇蚊的腹部，因此大部分摇蚊在产下唯一一批卵后不久就会殒命。大概40天后，这些卵会孵化出新的南极摇蚊幼虫，它们会堪称冰封的环境下，再次发挥自己的生存本事。新的生命周期又开始了。https://www.nature.com/articles/ncomms5611https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2435.12229https://www.uc.edu/news/articles/2019/02/n2069513.html
-电商广告-
《环球科学》2025年2月新刊正在热卖
立刻购买
来源：https://view.inews.qq.com/k/20250226A0A3WB00
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！ |
|
/1 
