海生

大衛(wèi)·蘭伯特是一位澳大利亞進(jìn)化生物學(xué)家，2018年他在南極洲一個(gè)企鵝棲息地采集企鵝血樣。他在追趕企鵝時(shí)，不小心滑了一跤，待到他爬起來(lái)時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)他正站在一個(gè)巨大的墓地里，周圍盡是企鵝的尸體。他幾乎是在尸體做成的肉墊上行走。

蘭伯特意識(shí)到，他幸運(yùn)地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)深度冷藏的“檔案館”。而這些遺體屬于安德烈企鵝，使得這批“檔案”彌足珍貴。

安德烈企鵝與眾不同的特點(diǎn)

讓這批“檔案”珍貴的，是安德烈企鵝生活習(xí)性上三個(gè)與眾不同的特點(diǎn)。

首先是它們的棲息地。不同于帝企鵝（另外一種南極企鵝），安德烈企鵝需要在裸露的地面筑巢，不能在冰上筑巢。筑巢地點(diǎn)能方便進(jìn)入大海，并且這片海域要有充足的食物。所以，如果你找到了一塊安德烈企鵝的棲息地，就可以知道在它存在的那個(gè)年代，這里應(yīng)該是沒(méi)有冰的陸地。

其次，實(shí)行一夫一妻制的安德烈企鵝在每年10月，當(dāng)南極的夏天來(lái)臨時(shí)，就會(huì)從其他地方回來(lái)，重新團(tuán)聚，重建巢穴。一個(gè)群落規(guī)模非常大，由數(shù)十萬(wàn)對(duì)“夫妻”組成。在接下來(lái)的幾周里，垃圾堆積起來(lái)了：有鳥糞、蛋殼、腐爛的食物殘?jiān)?，也有死去的小企鵝和成年企鵝的尸體。

一旦雛鳥長(zhǎng)出羽毛，幸存者就會(huì)離開(kāi)，明年夏天再返回，如此循環(huán)往復(fù)。它們通常會(huì)持續(xù)幾個(gè)世紀(jì)年復(fù)一年地回到同一地點(diǎn)筑巢。通過(guò)這種方式，安德烈企鵝一代又一代在無(wú)意中積累下歷史悠久的“檔案”，有些“檔案”最長(zhǎng)可達(dá)5萬(wàn)年之久。5萬(wàn)年前，那個(gè)時(shí)候人類還處于石器時(shí)代呢！

最重要的是第三個(gè)特點(diǎn)。安德烈企鵝這一物種至今仍在地球上活著，不像其他留下了冰凍遺骸的動(dòng)物，很多都已滅絕（如猛犸象），所以科學(xué)家拿古代的樣本（死去的企鵝）與現(xiàn)代的樣本（活著的企鵝）進(jìn)行比較，揭示它們生活環(huán)境的演變。

安德烈企鵝與環(huán)境氣候

由于安德烈企鵝的這些與眾不同的特點(diǎn)，它們的棲息地對(duì)南極的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的環(huán)境提供了豐富的研究資料。譬如，提供有關(guān)過(guò)去氣候條件、冰架和海冰變化、歷史上人類活動(dòng)（如捕鯨）的影響，甚至進(jìn)化機(jī)制本身的線索。

在20世紀(jì)90年代中期，意大利一個(gè)研究小組用放射性碳年代測(cè)量法測(cè)定了羅斯海沿岸被企鵝遺棄的一塊棲息地的年代，他們發(fā)現(xiàn)，在距今3000—4000年前安德烈企鵝群有過(guò)一次大繁榮。通過(guò)與南極冰芯所記錄的古代歷年的溫度變化進(jìn)行比較，他們又發(fā)現(xiàn)，這次繁盛期與冰芯記錄的氣候回暖期（又叫“間冰期”）在時(shí)間上剛好吻合，這表明繁盛的原因要?dú)w功于當(dāng)時(shí)冰川的消退，因?yàn)檫@樣，安德烈企鵝就更容易從棲息地跑到海里覓食。

隨后，科學(xué)家重建了從4.4萬(wàn)年前，即最近一次“間冰期”以來(lái)安德烈企鵝生活的畫面。讓人驚訝的是，這些羅斯海岸的棲息地在大約27000—13000年前并不存在。這一情況又與上一個(gè)冰期相對(duì)應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)世界上最大的冰架——羅斯冰架——正在擴(kuò)張。在冰架擴(kuò)張期間，這些地方被冰川所覆蓋，遠(yuǎn)離海岸，不適合被選作安德烈企鵝的棲息地。所以，直到在距今3000-4000年前氣候變暖，冰架消退后，安德烈企鵝才到這些地方筑巢。

從企鵝垃圾中考古

雖然安德烈企鵝在棲息地留下了一大片硬邦邦的尸體，不過(guò)對(duì)于研究環(huán)境變遷，有用的倒不是這些尸體，而是它們留下的那些臭烘烘的垃圾：糞便、食物殘?jiān)偷皻さ取?/p>

仔細(xì)篩選企鵝糞，你會(huì)得到一些魷魚嘴、魚骨頭和“耳石”（魚的內(nèi)耳中細(xì)小的石頭狀結(jié)構(gòu)）。這些東西為我們提供了有關(guān)安德烈企鵝的獵物大小、豐富程度以及這一切是怎么隨著時(shí)間推移變化的線索。耳石中某些同位素的比例還可以揭示這些魚生活年代海洋的表面溫度。

企鵝糞中還含有食物的DNA，這是打開(kāi)古代生態(tài)的一扇窗口。因?yàn)槠簌Z們四處覓食，它們就像四處活動(dòng)的“偵察兵”，棲息地附近的任何生態(tài)變化都能反映在它們所吃的食物上。例如，研究人員正在對(duì)一系列企鵝糞層的DNA進(jìn)行測(cè)序，以便了解安德烈企鵝的飲食結(jié)構(gòu)是如何變化的，由此又可以深入了解過(guò)去3萬(wàn)年中安德烈企鵝與獵物之間的關(guān)系。

歷史上人類的活動(dòng)也留下了印記。研究人員對(duì)古企鵝蛋殼同位素的分析表明，在200—300年前，安德烈企鵝吃魚少了，吃磷蝦多了。而據(jù)探險(xiǎn)家留下的歷史文獻(xiàn)，正是大約200多年前，南極附近的島嶼上出現(xiàn)了海熊和象海豹，導(dǎo)致捕獵者蜂擁而至，隨后又是商業(yè)捕鯨者。海熊、象海豹和鯨都是磷蝦的主要掠食者，對(duì)這些動(dòng)物的大規(guī)模殺戮，使得磷蝦的數(shù)量激增，從而也改變了安德烈企鵝的飲食結(jié)構(gòu)。

把所有這些零零碎碎的東西放在一起，有助于我們預(yù)測(cè)企鵝以及南極對(duì)未來(lái)人類活動(dòng)和氣候變化的影響。例如，研究人員最近繪制了南極洲最大的一塊安德烈企鵝棲息地的變化圖。該棲息地位于羅斯海北部的阿達(dá)爾角海岸，大約建立于2000年前，大約1200年前擴(kuò)張到現(xiàn)在面積的兩倍，后來(lái)又萎縮了。棲息地最大時(shí)一度延伸到岸邊高地的一塊巖石灘上，后來(lái)隨著棲息地的萎縮這塊巖石灘被遺棄了。未來(lái)50年內(nèi)海平面的上升可能會(huì)淹沒(méi)阿達(dá)爾角的棲息地，安德烈企鵝可能會(huì)再次移到這塊巖石灘上。

從企鵝尸體考古

前面談的都是如何在安德烈企鵝留下的垃圾中做文章，這些垃圾是研究南極生態(tài)變化的好材料，而那些企鵝的遺體則為我們探究進(jìn)化提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)。最近，蘭伯特和他的同事就從安德烈企鵝的DNA入手，研究安德烈企鵝進(jìn)化的歷史。

由于南極洲是地球上最冷、最干燥的地方，為保存DNA提供了理想的條件。蘭伯特和他的同事從生活于6000年前的企鵝和現(xiàn)今活著的企鵝身上提取DNA，研究了某些等位基因隨著時(shí)間的推移是如何表現(xiàn)的。他們發(fā)現(xiàn)，有些等位基因已經(jīng)擴(kuò)散至現(xiàn)今存在的整個(gè)種群，而另一些則已消失不見(jiàn)。

蘭伯特將這一現(xiàn)象與不同安德烈企鵝群落的雜交聯(lián)系起來(lái)。他猜測(cè)，也許是因?yàn)榫薮蟮谋较拗屏怂鼈兊幕顒?dòng)，迫使不同的安德烈企鵝群落混住在一起。通過(guò)種群之間的雜交，一些“好”的等位基因擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，而另一些“不好”的等位基因被自然淘汰了。

能看到6000年內(nèi)單個(gè)物種DNA的進(jìn)化，這對(duì)于我們尚屬首次。蘭伯特和他的同事計(jì)劃對(duì)更多死企鵝的基因組進(jìn)行測(cè)序，并將與它們活著的后代的基因組進(jìn)行比較，看看自然選擇在幾千年的時(shí)間跨度上是如何塑造基因的，以及這與不斷變化的環(huán)境有什么關(guān)系。

等位基因

生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理特征稱為性狀，比如人的眼瞼形態(tài)就是一種性狀。這種性狀有不同的表現(xiàn)形式：一種是雙眼皮，一種是單眼皮。其中單眼皮為隱性，雙眼皮為顯性。我們把它們稱為相對(duì)性狀。性狀又是由基因控制的，控制顯性性狀的為顯性基因（用大寫字母，如A），控制隱性性狀的為隱性基因（用小寫字母，如a）。

我們知道，基因在體細(xì)胞DNA上成對(duì)出現(xiàn)，所謂的等位基因是指在DNA相同位置上控制著相對(duì)性狀的一對(duì)基因，比如上面的控制雙眼皮的基因和控制單眼皮的基因就是一對(duì)等位基因。等位基因，一個(gè)來(lái)自父方，一個(gè)來(lái)自母方。