生活在开阔海洋上的昆虫的历史与它们所乘坐的洋流的历史

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开阔的海洋环境恶劣，昆虫不可能在那里茁壮成长。事实上，只有一种昆虫，海洋滑虫，或水黾，已经适应了公海上的生活。

然而，这些昆虫是如何进化到征服公海的还不为人所知。

现在，一项对滑冰运动员基因的研究提供了线索。答案与东太平洋主要洋流形成的时间有关，每一种溜冰者都在进化以适应这些洋流的独特条件。

新加坡国立大学(NUS)和加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的科学家们研究了三种海洋滑鱼的基因，这些滑鱼是在夏威夷和秘鲁之间的东太平洋用渔网捕获的。研究结果显示，滑冰运动员在不同的电流系统上变得专门，因为这些电流改变了他们的现代配置。

这项研究的结果可能会解开每个滑板物种如何占据与其他昆虫截然不同的栖息地的谜团，也加深了我们对气候变化如何影响所有海洋生物的理解。

研究负责人温迪·王说:“海洋溜冰者的基因历史与我们的海洋密切相关，这令人惊讶。”新加坡国立大学李光前自然历史博物馆的昆虫学家。“开阔的海洋是一个极其恶劣的环境，白天阳光直射，强风，食物有限。它们的身体保护层或角质层能够保护内部器官免受高温和紫外线的伤害，能够在猛烈的风暴中生存，并在这个独特的栖息地中寻找食物，而其他昆虫无法在海洋中发挥它们独特的生态作用。这些特征使它们成为材料科学和极端生物适应的迷人研究对象。”

研究小组在杂志上发表了他们的发现海洋生物学2021年9月6日。

海洋滑冰者一生都在开阔的海面上奔跑，忍受着猛烈的风暴，以海面上或海面下的微小猎物为食。目前，该属已知的海洋物种有五个Halobates．虽然关于在哪里可以找到它们的信息已经很清楚了，但对于它们的遗传变异以及洋流、温度和风等物理因素如何影响它们的分布，我们知之甚少。

研究小组对从墨西哥近海到秘鲁以及远至夏威夷的三种滑板动物进行了基因研究。斯克里普斯海洋学的海洋生物学家、研究报告的合著者兰娜·程(Lanna Cheng)用浸网从海洋表面打捞了大部分标本。程是这些海洋昆虫的世界级专家，她致力于研究Halobates．她研究这个属已经近50年了。

王领导了三个物种近400个样本的基因测序和遗传分析。研究人员发现，这些物种之间存在明显的遗传变异，这说明了史前时期人口增长和发展的故事非常不同。

他们中年纪最大的，Halobates splendens人们发现，在近100万年前，它的人口就已经扩大了。这两个年轻的物种，Halobates micans而且Halobatessobrinus它们在10万至12万年前大量增加。

这些形成日期与过去的气候事件相符。h . splendens现在被发现在来自南美洲海岸的秘鲁海流的冰舌的富饶水域中。气候数据表明，这种冰冷地表水的物理特征在一百万年前就已经存在了，恰好与遗传多样性和种群数量的增长时期相同h . splendens．

另外两个物种h . sobrinus而且h . micans确定是在中美洲温暖、相对贫瘠的水域中多样化的。当El Niño气候模式导致温暖的海水流入东太平洋时，这两个物种的数量都有所增加。El Niño效应在这两种生境中都特别强烈h . micans而且h . sobrinus大约10万年前，与这些物种发展出现代基因模式和种群规模的时间一致。

“由于公海上没有明显的物理边界来阻止它们，Halobates几乎可以从加利福尼亚海岸滑过整个太平洋到日本甚至更远的地方。”“本文研究的两个物种，h . sobrinus而且h . splendens然而，从来没有发现它们在东太平洋以外的地方冒险，我们也不知道为什么。这篇论文为我们提供了他们祖先的线索。”

斯克里普斯的理查德·诺里斯是一位古生物学家，在这项研究中，他匹配了海洋溜冰者的扩张化石记录显示现代洋流最初形成的时期。

诺里斯说:“遗传学表明，我们研究的三个物种都有种群增长的时期，这与它们所生活的当前系统形成的地质证据惊人地吻合。”“也许我不应该感到惊讶，因为海洋生物通常都有特定的海洋环境，但这些溜冰者生活在海洋之上。显然，即使是海浪和水面膜的特征在洋流之间也有足够的不同，这对这些人来说很重要。”

“我们的研究结果强调了气候条件对海洋种群的深刻影响。这些结果也有助于了解海洋生物的命运，因为未来几十年气候变化正在加速，”王补充说。

为了扩大他们的知识，研究人员将继续通过研究这种神秘的海洋昆虫的基因组来研究它们的种群动态。

“根据这项研究的关键见解，以及我们正在进行的工作，我们的目标是将各种物种的进化起源联系起来Halobates来自新加坡国立大学生物科学系的海洋生物学家、合著者、斯克里普斯海洋学的校友黄丹伟说。

“拥有遗传数据对我们正在研究的海洋滑鱼等生物特别有用，因为我们无法在自然环境中从行为学上观察它们，追踪它们的种群，”合著者、新加坡国立大学的博士生马克·程(Marc Cheng)说，他正在使用DNA测序方法来揭示海面生命的遗传基础。