3D扫描显示：南极冰鱼重新连接了它们的头骨，赢得了一场进化军备竞赛
Kory Evans和他的团队创建的一个南极冰鱼的3D扫描。图片来源：Kory Evans/莱斯大学。
（蜘蛛网eeook.com）据莱斯大学：南极洲的南大洋是地球上生存要求最高的地方之一。它的水位骤降至冰点以下，长时间的黑暗限制了生长和觅食，食物网随着无情的气候波动而变化。然而，有一类鱼类——南极冰鱼——不仅在这里生存下来，而且繁衍生息。
从数千万年前的一个祖先进化成几十个物种。一些在水面附近巡航，另一些在海底徘徊，还有一些在开阔的水域中疾驰。
莱斯大学领导的一项新研究发表在《美国国家科学院院刊》上，揭示了这一成功背后的秘密：冰鱼以一种新的喂养策略和生态机会重新组织了它们的头骨。
Rice生物科学助理教授、该研究的主要作者Kory Evans说：“模块化听起来很抽象，但这个想法很简单。”。“当一个身体被分成半独立的块或模块时，这些部分可以自行进化。这给了你更多的进化自由度。就冰鱼而言，这意味着它们可以随着周围南极洲的变化而重新调整自己的进食策略。”
世界各地的生物都表现出模块化：鸟的喙独立于翅膀进化，人类的四肢可以在不改变其他特征的情况下变化。但冰鱼的故事之所以引人注目，是因为他们不仅重新排列了现有的模块，还增加了一个新的模块。
通过对170多种鱼类的显微CT扫描，Evans和他的团队绘制了整个南极冰鱼家谱中8块头骨的3D地图。他们的分析表明，冰鱼将口腔颌分为上下两部分，有效地为头骨提供了一种新的“工具”。
“这很不寻常，”埃文斯实验室的前博士后研究员、共同主要作者Mayara P.Neves说。“大多数动物的模块数量保持一致。冰鱼实际上增加了一个。”
后果是戏剧性的。上下颌不必步调一致，可以独立适应。一些物种进化出了用于底栖猎物的破碎下颚，而另一些物种则对抽吸进食进行了微调，以捕捉开阔水域中快速移动的目标。
埃文斯解释说：“通过解耦下颚，南极冰鱼可以在不重新设计整个头部的情况下调整吸力和咬合机制。”。
进化转变与南大洋一些最大的环境剧变相吻合：南极绕极流的开始、冰川作用的脉冲以及冻融条件之间的波动。
埃文斯说：“环境冲击不仅仅是对生物体的考验；它们可以重新连接哪些特征一起进化。”。“在冰鱼中，这种重新连接似乎发生在头骨内部。”
研究小组发现，在气候不稳定的时期，骨骼之间的相关性会被打破。这种解耦释放了关键元件，如上颌骨，这是吸吮所必需的，可以更快地进化。
埃文斯说：“上颌骨的节奏很突出。”。“那里的小形状调整可以重塑鱼捕食猎物的方式。”
这个故事始于3000多万年前，有一个祖先从南美洲向南漂流。它有一个罕见的优势：血液中的抗冻蛋白。
埃文斯说：“想象一下，12月将佛罗里达州的所有热带鱼都投放到阿拉斯加。”。“大多数都会死。但有一条鱼的血液里有防冻剂，所以它留了下来。没有竞争，它就辐射成了所有这些新的形式。”
对于Evans和他的同事来说，冰鱼的故事不仅仅是关于南极生物学，而是关于生命如何适应变化。随着气候的持续变化和两极的重塑，这一发现带来了更广泛的教训：模块化可能是大自然为意外做好准备的方式。
埃文斯说：“模块化不仅仅伴随着多样化。”。“这可能使它能够在地球上最恶劣的环境之一中使用。”
