深海化能生態系統大型生物起源與演化研究獲進展—新聞—科學網

2020-12-05 科學網

 

近日，中國科學院海洋研究所研究員沙忠利團隊在深海化能生態系統大型生物起源與演化研究方面取得重要進展，首次對熱液阿爾文蝦的起源與演化路徑進行了較為全面和系統的分析，為研究深海熱液大型生物起源中心及擴散路徑提供了重要理論依據，相關成果在線發表於《深海研究一：海洋學研究論文》。

據介紹，深海熱液區是地球上典型的極端環境，與地球早期環境極為相似。一些生活在深海的類群，如甲殼動物、管狀蠕蟲和雙殼貝類，在全世界海洋的熱液噴口中都有分布，而且已經成功適應熱液口的極端環境。

近年來，隨著各熱液區生物的迅速積累，研究者發現熱液口生物區系通常呈現出獨特的生物多樣性及某些特有種的富集。Bachraty 等（2009）將全球熱液區劃分為了六個熱液生物地理區，在此基礎上建立了一個全球熱液生物起源與擴散模型，該模型認為東太平洋海隆區（NEPR，SEPR）是熱液生物的起源中心，並通過7條途徑進行擴散，但該模型還沒有得到分子系統學的支持。阿爾文蝦是熱液生態系統的標誌性物種，在不同的熱液口發現的阿爾文蝦屬種各不相同，為研究深海熱液大型生物的起源與演化機制提供了理想材料。

基於線粒體cox1, 12S, 16S及核糖體18S, H3, NaK等6個基因聯合分析，沙忠利團隊開展了十足目真蝦下目的分子系統演化研究，構建了高準確度的系統發育樹，確定了深海種類在系統樹上的位置。

研究揭示了阿爾文蝦的祖先由淺海入侵到深海，然後入侵到熱液，具有「淺海-深海-熱液」進化模式；闡明阿爾文蝦大約在34.60百萬年（始新世）開始佔據熱液生態系統；明確阿爾文蝦起源於西太平洋的弧後盆地，先後於3.80百萬年和8.84百萬年經由西南印度洋中脊進入大西洋，並於2.85百萬年通過太平洋-南極海嶺進入東太平洋，最終形成目前的分布格局。本研究為揭示深海熱液大型生物起源和演化提供了重要的理論依據。

本研究得到了中國科學院前沿科學重點研究計劃、中科院海洋先導專項、中國博士後科學基金資助項目以及「科學」號高端用戶等項目資助，孫邵娥博士為論文第一作者，沙忠利研究員為通訊作者。

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