近日，国际顶级学术期刊《细胞》（Cell ）在线发表南极磷虾基因组组装相关研究成果，这是迄今为止最大动物基因组参考序列。

香港《南华早报》记者Holly Chik 对该论文共同通讯作者、青岛华大基因研究院主任科学家范广益博士进行专访，讲述了中国科学家通过国际合作，助力解开南极磷虾的基因奥秘，以及该研究对南极地区生态环境保护的重要意义。

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中国科研人员帮助解开南极磷虾的基因秘密

• 一项由青岛华大基因研究院共同完成的研究项目，揭示了巨大的基因组如何帮助这一外形像虾的小生物在冰冷的极地水域中生存。
• 由来自中国、澳大利亚、丹麦、德国和意大利的科学家组成的科研团队，已经绘制出迄今最大的动物基因组序列，该成果在《细胞》杂志上发表。

现在，一项由中国机构共同主导的国际研究，揭示了这种生存机制的运作方式。在所有野生动物物种中，这种小型甲壳动物的生物量是最大的，它们的数量达数亿吨，生活在南极洲零度以下的水域，是南极食物链中的主要蛋白质来源。

数量达数亿吨的南极磷虾生活在南极洲的零度以下的水域（图片：Simon Payne, Australian Antarctic Division）

为了生存，当食物稀缺时，南极磷虾可以长达200天不进食，甚至将成年体缩小到幼年大小。它们还可以一次性产出千万个卵，将其沉入至1000至2000米深的海洋中孵化，然后幼虫浮回水面以摄食微生物。

南极磷虾的基因组巨大，大约是人类基因组的16倍，且极其复杂，这为它们的研究带来了不小的挑战。

但《细胞》杂志的这项最新研究显示，研究团队成功构建了约48GB的南极磷虾基因组序列，完成了“迄今为止最大的动物基因组序列”。

该研究的共同通讯作者范广益指出，“南极磷虾的巨大基因组，是其能够适应极端生存条件的原因。南极磷虾的基因组中超过90％的部分由重复序列构成，因此其基因组非常大。当环境发生变化时，磷虾能有充足的（遗传）材料来进行补充或削减（其大小）。”

“这就像家里有多余的食物，我们就能有丰富的资源来应对外部的重大变化。”范广益解释道。

作为全球最大的基因组研究机构之一，华大研究院与中国水产科学研究院黄海水产研究所、德国阿尔弗雷德•魏格纳研究所，以及澳大利亚联邦科学与工业研究组织的研究人员共同完成了这项研究。

根据研究团队的分析显示，南极磷虾共有25个显著扩展的基因家族，其中分别有6个基因家族与磷虾蜕壳及能量代谢相关，从而维持它们在南极环境中的生命周期。

这些种类的磷虾可以长到大约6厘米，重约2克，寿命约为6年，每年有一半时间生活在极地冬季的黑暗中。它们的昼夜节律，被发现与哺乳动物和果蝇有着类似的情况，但在反馈路径中，有几种基因的表现水平存在差异。

据研究显示，南极磷虾的总重量为3至5亿吨，在世界上所有野生动物物种中，其生物量是最大的。研究人员表示，因其巨大的生物量，南极磷虾在南冰洋的食物链中形成了关键的一环，并对生态系统有着功能性的影响。

“磷虾的适应性很强，当温度上升，比如1摄氏度，这对磷虾的影响可能并不显著。当食物稀缺时，磷虾可以忍受饥饿200天不进食，还可以缩小体型。”范广益表示，“虽然磷虾能够生存下来，但其他以磷虾为食的动物，比如鲸，就会挨饿。可以说，磷虾影响的是整个生态系统。”

范广益指出，2017年，在一个拥有18000对阿德利企鹅的族群中，只有两只幼崽存活了下来，这些企鹅主要以磷虾为食。

根据国际环境保护机构世界自然基金会（WWF）的调研显示，发生在南极洲东部的这一惨剧与当年夏季海冰过厚有关，成年企鹅不得不长途跋涉为幼崽觅食，这让幼崽们只能忍饥挨饿。

南极磷虾种群规模的变化也与气候变化事件相符。研究发现，1000万年前，南极磷虾的数量急剧减少，这与冰河时期极端的气候变化相吻合，当时南冰洋的整体温度下降。

大约在10万年前，随着更大面积的海冰的形成，它们的数量出现了一次反弹，因为冰冻的海水是磷虾的自然栖息地。

然而，研究团队表示，“气候的快速变化对于南极磷虾的影响将很难预测。这些区域的磷虾栖息地（可能）会向高纬度地区转移，但气候变化将如何影响磷虾种群规模，进而影响依赖于磷虾的南极生态系统，是亟待研究解决的关键问题。”