活在元素周期表的魚

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大西洋鏘魚(Atlantic killifish)能適應重污染的水域。 圖片來源:UC Davis

一般而言,物種進化需時,遠不及人類改變環境的速度。不過,日前學術期刊「科學」有研究顯示,在美國多地的大西洋鏘魚(Atlantic killifish),基因進化讓牠們能生存在劇毒的環境。

研究由美國加州大學戴維斯分校(UC Davis)進行,他們整理近 400 多條生活在受污染水域及正常鏘魚的基因,包括麻省新貝特福德海灣(New Bedford Harbor)、 紐澤西州紐華克灣(Newark Bay)、康州橋港(Connecticut’s Bridgeport)及維珍尼亞州伊利沙伯河(Elizabeth River)。這些地點都在 50 年代至 60 年代期間受到嚴重工業污染,例如二噁英、重金屬、烴及其他化合物,伊利沙伯河便曾經是木材處理廠和海軍廢棄物處置的地點。

這些水域污染程度可高達 8,000 倍的致命程度,但在此的鏘魚卻安然無恙,因為牠們從基因上已適應了重污染的環境。不過,研究的第一作者、 UC Davis 環境病理學教授 Andrew Whitehead 表示,不能以此推斷所有物種都能快速適應環境,因大多物種都不具備高程度的基因多樣性(genetic diversity)。

基因多樣性是指在同一物種之間的基因差異,其就像先天的寶庫讓物種較容易進化以及適應環境。這也是昆蟲與野草生命力特強,很快便能適應各種除蟲劑與除草劑,及何解病原體能快速產生抗藥性的原因。大西洋鏘魚擁有極高的基因多樣性,高於所有其他的脊椎動物,包括人類。

左邊是正常發育的大西洋鏘魚胚胎,右邊是受化學物影響的胚胎。右邊的鏘魚發展出畸形的心臟,不過適應了化學物的鏘魚則能避免發育缺憾。 圖片來源:UC Davis
左邊是正常發育的大西洋鏘魚胚胎,右邊是受化學物影響的胚胎。右邊的鏘魚發展出畸形的心臟,不過適應了化學物的鏘魚則能避免發育缺憾。 圖片來源:UC Davis

通過比較受污染水域和普通鏘魚的基因,結果顯示,基因多樣性令牠們能適應極端的生存環境,而且這些耐力高的群體進化的形式也非常相似,不同魚群的變異最終都以相同途徑,避免細胞受污染物損害。這代表在那些水域受污染前,牠們或本身就具有特定的變異基因,讓牠們能迅速適應環境,繼續繁衍。

不過於物種進化而言,變幻卻不一定是永恆。美國地質調查局魚類學家 Luke Iwanowicz 補充:「及時的變異固然能適應當前環境,但也有可能減低基因多樣性,讓日後的鏘魚較難適應環境。」這意味着即使本身基因多樣性高,避得一劫卻不保證能避過另一劫。除了環境污染,全球暖化也是魚類即將要面對的重大危機,生態變遷之急速,最終有多少物種(包括人類)能逃過一劫?