南方的冷水魚更怕「熱」

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魚類屬於變溫動物，它們對水環境溫度具有一定的耐受性，但是一旦水溫超過了魚類的耐受範圍，它們很可能就會死亡。在未來全球氣候變暖的情況下，水溫升高必然會造成魚類死亡率和分布範圍發生極大改變，因此魚類的溫度適應機制研究具有重要意義。

根據魚類對不同水溫的適應情況，通常可以將魚類劃分為三類：冷水性魚類、溫水性魚類和暖水性魚類。一般來說，冷水性魚類被認為更容易受全球變暖的影響，也可以作為全球變化的指示性生物。

尖頭鱥（guì），有人也習慣讀成suì，是魚和歲在一起的組合字。它們原本是一種典型的冷水性魚類，通常棲息在具有一定水流速度、清澈且富含氧氣的河流源頭或是半山區的冷水溪流中。目前主要分布在中國的遼河、黃河、淮河、長江、錢塘江和閩江等水系。歷史上，上新世末期的降溫以及第四紀冰期的影響使得分布在中國北方地區的個體慢慢向南方地區發生了擴散，冰期過後部分個體及後代長期紮根在了南方山區水系。因此，這種小型溪流魚類成為了研究冷水性物種溫度適應機制的良好材料。

圖1 尖頭鱥

前期研究表明尖頭鱥對氣候變化很敏感，最冷月的最低溫是影響尖頭鱥分布的最重要因素。模型預測尖頭鱥的潛在分布範圍隨著時間的推移會越來越少，最適生存區的範圍也會越來越有限，尤其是在中國大陸的南方地區，到2080 年，預測只有極少數的高海拔山區才能使少量的尖頭鱥得以繼續生存。

最近，中國科學院水生生物研究所魚類行為與進化學科組研究採用臨界溫度法研究了尖頭鱥不同地理種群的耐熱能力差異。結果表明，北方地區種群（遼寧蓋州）的最大臨界溫度大於南方地區種群（浙江杭州），而最小臨界溫度卻小於南方地區種群，因此，北方地區種群比南方地區種群具有更寬的溫度耐受範圍，說明北方地區種群具有更強的溫度適應能力。

利用轉錄組測序技術，研究人員進一步分析了高溫脅迫下不同地理種群間的基因表達差異，從而初步解析了尖頭鱥不同地理種群對溫度適應的分子機制。結果發現，在高溫脅迫條件（29°C）下，北方地區種群比南方地區種群具有更多的差異表達基因，這與北方地區種群具有更強的溫度適應能力相符合。同樣條件下，南方地區種群的部分熱應答基因（如熱休克蛋白基因等）在對照組（19°C）條件下已經具有較高水平的表達，推測這是南方地區種群對其生存環境較高水溫的應答反應。

圖2 南方杭州種群和北方蓋州種群在對照組（19°C）和高溫脅迫組（29°C）下的基因表達差異

研究表明以尖頭鱥為代表的南方地區冷水魚類更怕熱，轉錄組數據表明它們已經處於一定的高溫脅迫狀態，受未來氣候變化影響更大，需要加強保護。這些研究為魚類的溫度適應機制研究提供了資料，同時為預測全球氣候變化對魚類可能產生的影響提供了參考。

作者：俞丹

來源：中國科學院水生生物研究所

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