两年前，几艘研究船驶向北极和南极，对冰下生物进行普查。最令人惊讶的结果之一是发现有 235 个相同的物种生活在世界的两端，但在其他任何地方都没有记录。很容易理解巨大的座头鲸如何从北极水域游到南极水域，但是研究人员名单上的大多数微型蠕虫、蜗牛和甲壳类动物都只有米粒大小。这些适应寒冷水域的小型生物是如何穿越 9500 公里的温暖气候到达对极的呢？
在显微镜下，这些无脊椎动物有时看起来像撕碎的塑料袋或长着牛角的虾。它们如何能穿过游泳池，更不用说环游全球了，这一点尚不清楚。因此，它们的“两极性”提出了一个 160 年的海洋之谜——而且随着时间的推移，这个谜团只会越来越大。“如果两极物种像我们最初的名单所暗示的那样普遍，那就真的意味着我们对海洋中连通性重要机制的认识不如我们想象的那么好，”海洋领导联盟的海洋生物普查项目中北极部分的项目负责人拉斯·霍普克罗夫特说。
两极物种的发现可以追溯到 19 世纪 40 年代维多利亚时代的探险家詹姆斯·克拉克·罗斯及其两艘重型战舰 HMS 埃里伯斯号和恐怖号的探险。在绘制北极和南极地图的任务中，他收集了外观非常相似的海洋动植物样本。他推测，这些微小的物种不仅能够在最终会击沉他的船只的冰冷水域中生存下来，而且还能够完成环绕地球一半的旅程。
从那时起，怀疑论者一直在争论证据。有些人抱怨说，水下生物标本被误认了，或者看起来太不一样。但在 2000 年，苏格兰爱丁堡大学的海洋学家凯特·达林解决了所有争议。在冰岛和福克兰群岛附近的南北亚极地水域，达林分别收集了有孔虫，这是一种看起来像带刺的泡泡糖团的单细胞海洋漂流生物。当她对三个物种——Globigerina bulloides、Turborotalia quinqueloba 和 Neogloboquadrina pachyderma——的核糖体 DNA 进行测序时，她发现这些基因非常相似，她说“它们一定在混合，甚至可能现在就在混合”。（恰如其分的是，她是在以她的前任詹姆斯·克拉克·罗斯号命名的英国研究船上收集的样本。）
在达林公布她的研究结果的同一年，成千上万的海洋生物学家联合起来为普查绘制海洋生物地图。这项耗资 6.5 亿美元的十年活动在全球范围内启动了数百次研究航行，其中数十次前往两极。以前从未进行过如此规模的活动。
“这让我们能够开始看到比我们任何人在自己小小的后院里单独看到的更大规模的模式，”霍普克罗夫特说。去年，当北极和南极的调查人员汇总他们的数据时，两极性的谜团膨胀到 235 个物种。问题再次出现：相同类型的生物如何跨越两极？
一些科学家和自然主义者，包括查尔斯·达尔文，假设物种在数千年前平均海洋温度较低时迁移，可能是在第三纪和最后一次冰河时代 18,000 年前之间的某个地质时期。然而，达林的数据给这个理论泼了一盆冷水。她所谓的“虫子”的微小基因差异表明，这些物种的混合时间要近得多。
幻灯片展示：在北极和南极水域发现的相同生物之谜。
今天，大多数科学家认为，这些物种通过称为温盐环流的深水传送带传播，温盐环流是负责洋流（如大西洋的墨西哥湾流）的海洋范围内的现象。由于两极的冷水随着扩散而改变盐度并下沉，因此它形成了离散的潜艇河流，这些河流在赤道下降，并在地球的另一端重新浮出水面。沿途，温度仅在 2 到 4 摄氏度之间波动，足以让大多数极地居民生存。这些生物本身以幼虫或卵的形式悬浮，或者以活体成虫的形式进行迁徙，在 9500 公里的跋涉中经过几代繁殖，并在 400 至 600 年后到达。由于盛行的洋流，要返回其起源地，可能需要再花费 1600 年。
除了漫长的旅行时间外，该理论还部分反驳了两极性：它表明物种可能生活在极地地区之外，只是我们还没有找到它们。“这有点笨拙，关于你如何定义某些东西。定义是基于功能还是基于数据的缺乏？与地表相比，我们对海洋深层的了解太少了，”霍普克罗夫特说。
两极生物的列表是暂定的，原因还有：生物学家主要根据形态（或形式和结构）来识别大多数物种。生活在相似环境中的物种通常看起来相同，但可能是基因上的陌生人。“在做基因检测之前，你无法确定它们是否是两极生物，”达林说。
在过去的一年中，一个普查小组一直在搜寻海洋收藏品，以寻找保存在纯度足以从生物体中提取 DNA 样本的乙醇中的两极标本。（绝大多数都储存在甲醛中，无法进行基因分型。）为了研究这些标本的生物极性，他们迄今为止已经对数百个线粒体 DNA 样本进行了测序，这些 DNA 被称为条形码基因。他们希望在《海洋生物普查》于 10 月发布之前完成搜索。
“我认为我们的结果将真正修正关于两极之间联系的范式，”霍普克罗夫特说。每种生命形式都可能进行了独特的旅程，但放在一起看，它们将揭示一个相互交织的世界，即使在它的尽头也是如此。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。