获奖作品 | 憨憨企鹅为何弃蓝天择海洋 - 海洋鸟类研究论文

原创 胡利娟

（“科普向蔚蓝”海洋科普创作大赛获奖作品）

你可能想不到，走路摇摇晃晃、外貌憨态可掬的企鹅，曾经翱翔蓝天。但如今，有“海洋之舟”美称的企鹅，却在水中自由灵活。

作为地球上最具代表性和独特性的鸟类之一，为什么企鹅会抛弃蓝天，再一次适应海洋生态系统？它们又是如何成功生存在地球上最极端的环境中？近日，我国科学家领衔的中外联合团队，通过多学科联合的方式，重建了企鹅的起源与演化过程。相关研究成果于2022年7月19日发表在《自然·通讯》上。

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6500万年前诞生于古西兰

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“企鹅拥有高度适应海洋环境及南极等极端环境的特征。”论文共同第一作者、深圳华大生命科学研究院的周程冉博士告诉《科普时报》记者，大约6000万年前，企鹅失去了飞行能力，转而具备了鸟类中最强的潜泳能力。

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大约6500万年前，企鹅的祖先出现在古西兰地区，后续逐渐扩散到了古陆桥附近。大约在4000万年前，连接南极和南美两块大陆之间的陆桥终于断开，陆桥残存部分成为今天的南极半岛。到了大约1400万年前，现代企鹅的共同祖先出现在了古南美洲。它们向南极洲扩散，并首先在南极半岛和南极大陆分化形成了王企鹅属，之后，其他现代企鹅分支也先后出现。

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在距今大约260万年前，第四纪冰期的到来使企鹅发生了快速演化事件，导致其在较短时间内分化出大部分的现生物种，分布范围覆盖了南极洲和南半球其他各主要大陆的南部海岸，基本奠定了今天的物种格局。在这个过程中，逐渐增强的南极绕极流很可能为企鹅的传播提供了重要助力。

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集齐74种形态及地理数据，解开“家谱”之谜

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如今，地球上共生存着24种企鹅（含亚种等），分属于王企鹅属、阿德利企鹅属、环企鹅属、小蓝企鹅属、冠企鹅属和黄眼企鹅属6个分支。纪录片《帝企鹅日记》中的帝企鹅就属于王企鹅属，也是唯一出生在南极最严寒的冬季的企鹅。

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企鹅对环境变化非常敏感，近代已有3种企鹅灭绝，且约有50%的现存企鹅物种处于濒危或者近危的状态。近些年，企鹅的种群数量受生境退化、环境污染、过度渔业捕捞等因素的影响而锐减。

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此次科学家们收集了包括化石物种在内，几乎所有已知74种企鹅的形态及地理等数据。

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“这是首次在全球范围内公开所有近代企鹅物种的高质量基因组。”论文第一作者和共同通讯作者、丹麦生物多样性基因组研究中心博士后特蕾莎·科尔介绍说，研究融合了系统基因组学、古生物学、形态学与行为学等手段，综合了灭绝物种类群和现生类群的比较分析，终于厘清了企鹅成员之间的演化关系，重建了企鹅的演化历史。

论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心张国捷教授称，通过这些数据，有机会全面揭示企鹅这一大类群的物种形成和灭绝过程。

内外因素结合，共同推动扩散与分化

当我们站在演化的时间尺度上去观察企鹅，就会发现企鹅形体形逐渐趋向小型化，喙、四肢等形态特征逐渐转变为更适合海洋环境的特征。另外，企鹅的物种数目由于冰期事件的影响，也与温度呈现了相反的变化趋势。

“传统上认为热带或温带生物相对极地生物会有更快的演化速率，但帝企鹅等高纬度企鹅具有比低纬度企鹅更快的演化速率。”周程冉解释说，这说明南极环境引起的压力与历史气候波动等因素，共同推动了企鹅的扩散与分化，也在一定程度上促进了高纬度物种对极地环境的适应。

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论文共同第一作者、深圳华大生命科学研究院的生物信息分析师方妙全告诉记者，研究还找到了如体温调节、味觉偏好、肢体发育、骨骼生长和免疫系统等企鹅适应特殊环境的相关重要基因。

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一系列重要的功能基因与企鹅形态、生理等特征的形成息息相关，也是因为有环境及企鹅自身因素的共同作用，才塑造出了今天的企鹅。

本文为“科普向蔚蓝”海洋科普创作大赛获奖作品。有改动。

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