本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
很少有鱼能在南极洲冰封的水域中生存。温度会降至-1.9℃，而普通鱼类在-0.8℃时开始结冰。如果水温更低，微小的冰晶会很快通过鱼鳃和皮肤渗入鱼体，并开始从内部生长。神经被切断，组织受损，鱼在几分钟内死亡。
但冰晶不会困扰南极冰鱼。这些适应寒冷的生物在血液和体液中携带防冻蛋白。防冻蛋白结合冰晶，并通过将长而不断生长的晶体前沿分割成许多小的弯曲前沿来抑制它们。这足以抑制晶体生长，防止冰鱼结冰。
南极冰鱼统治着南极洲大陆架上的海域。在这里，超过90%的鱼类是冰鱼。已知科学界有超过132种不同的南极冰鱼。有些原产于澳大利亚和南美洲的沿海水域，但它们中的大多数栖息在南极洲附近。
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许多生物学家认为，防冻蛋白是冰鱼进化成功的关键。大约2400万年前，南极洲经历了一个主要的降温时期。冰盖形成，冰川冲刷了整个大陆。在去年发表的一项研究中，德国生物学家发现，这次降温事件的开始与冰鱼的起源和防冻蛋白的进化同时发生。他们的结论很简单：防冻蛋白是引发冰鱼多样化的进化创新。凭借其新获得的抗寒性，祖先冰鱼及其后代入侵了南极洲寒冷的水域并大量繁殖。
这些祖先是底栖动物。当它们最初在南极陆架上扩散时，一个富饶的世界在它们的头顶等待着，那里充满了美味的磷虾和机会。但这个世界遥不可及：冰鱼没有鱼鳔。为了从海底升起，冰鱼进化出了其他技巧。一些用软骨代替骨骼，另一些在肌肉之间和皮肤下储存脂肪分子作为一种内脏漂浮装置。
但是，现在，一个生态学家和生物学家团队认为，这个简单的两阶段模型还有更多内容。他们的DNA分析证实，所有南极冰鱼的最后共同祖先生活在2240万年前，但也揭示出，冰鱼的大部分多样性是在这些最初起源之后的1000万年进化的。Trematomus属起源于900万年前，鳄冰鱼起源于600万年前，Artedidraconidae科起源于300万年前。这些额外的物种形成脉冲发生在第一批防冻蛋白进化之后很久。
走向浮力的进化道路也并非一帆风顺。一般来说，密切相关的物种具有相似的生活方式。例如，一个冰鱼科可能统治海底，而另一个谱系则栖息在上层水域。但是，当生物学家比较不同冰鱼的浮力测量值时，他们发现了一种不同的模式。在每个冰鱼科内，都有许多物种适应了不同深度的生活。对于冰鱼来说，生态位和谱系之间没有联系。
南极洲严酷而不稳定的气候可能解释了冰鱼进化中缺乏方向的原因。虽然南极洲数百万年来一直是一个寒冷的地方，但该大陆及其周围水域被冰覆盖的程度却有所不同。有时冰层会扩展到大陆架的边缘，消灭那里生活的动物群落，然后又突然退缩，只留下一些孤立的冰盖。
2008年，极地研究人员描述了南极洲的生命在这样的冰川时期可能如何“命悬一线”。鱼类和其他生物可能在所谓的“冰间湖”中幸存下来，冰间湖是被海冰包围的开阔水域。或者在这种情况下，是冰雪沙漠中的绿洲。一旦冰层再次退缩，幸存者就拥有了一片完全属于自己的空旷海底。冰的创造和破坏循环将每次都带来新一波的殖民者，这解释了为什么不同的冰鱼谱系反复殖民南极海洋的不同层。
这表明，进化中的任何事物都没有最初看起来那么简单。“防冻蛋白引发了冰鱼的多样化”构成了一个简单的故事，但是一旦我们进行更仔细、更深入的观察，它就站不住脚了。即使有防冻剂，南极洲的生命也对冰鱼非常苛刻。
对于如此熟悉极端寒冷的生物来说，它们将如何应对变暖的世界仍有待观察。作者总结道：“具有讽刺意味的是，塑造南极冰鱼辐射的极地气候条件现在正在逆转，而南大洋温度的升高，以及随之而来的外来物种入侵和食物网破坏的可能性，是对这种无与伦比的鱼类辐射生存的最大威胁。”
气候变化可能是冰鱼无法承受的。这次可能没有冰雪绿洲了。
参考文献
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