研究显示企鹅可能无法适应现代暖化的极快步调 _企鹅

一只南跳岩企鹅（southern rockhopper penguin）站在南非马里恩岛的一处悬崖上。PHOTOGRAPH BY THOMAS P. PESCHAK, NATGEO IMAGE COLLECTION
（）据美国国家地理（撰文：REBECCA DZOMBAK 编译：涂玮瑛）：一项关于已灭绝企鹅和现存企鹅的大型研究显示，企鹅可能无法适应现代暖化的极快步调。
企鹅滑下白雪皑皑的南极斜坡，然后迅速穿过冰冷的海水，似乎非常适应它们的环境。然而，这些迷人的鸟类并非一直是无飞行能力的水中健将：从飞行演化到游泳，需要几乎全新的技能组、体型及功能。
如今，新研究使用史无前例的化石纪录和基因组资料组合，以详细观察这种前所未见的演化过程，并检视气候如何塑造企鹅的命运。
研究的共同作者丹尼尔．克塞普卡（Daniel Ksepka）说：「企鹅是演化最有趣的产物。」他是鸟类古生物学家，任职于康乃狄克州格林威治的布鲁斯博物馆。「它们已经适应与祖先完全不一样的体型构造和生活习性。」
这项研究今天在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上发表，显示早期企鹅在大约6600万年前的白垩纪－古第三纪大灭绝之后，出奇迅速地适应南半球各地新建立的生态栖位。恐龙消失后，环境中有更多空间供其他动物扩散，企鹅也入驻南半球各地的不同气候和生物群落。
不过，研究人员也发现，企鹅显示出所有鸟类中已知最慢的演化速率，这代表自从它们在大灭绝后转变成海洋动物，它们的基因突变速率就显著减缓了。该研究的作者说，这也令人怀疑它们是否能够迅速适应现代气候变迁的极快步调。
目前大约有18种企鹅栖息在巴西、纽西兰、南非等环境各异的地点，其中超过半数已经被国际自然保护联盟（IUCN）视为濒危或易危。
纽西兰坎特伯雷大学的鸟类古生物学家凡妮莎．迪．皮耶特里（Vanesa De Pietri）并未参与该研究，她说：「由于演化速率下降，现代企鹅似乎比古代企鹅更不容易从这些快速的环境变化幸存下来。」
「它们是不是因为让自己专化而陷入困境？」她说：「或许是的。」
适应水中生活
迪．皮耶特里说，由于缺乏化石，所以目前尚不知道企鹅的直系祖先是什么。这种神秘的祖先或许生活在超过6600万年前，当时它们从类似信天翁和海燕的飞行性鸟类族群中分裂出来。
先前针对企鹅演化的研究也一直受到限制，因为所有企鹅物种的大约四分之三已经灭绝，只能透过化石纪录来了解。在这项研究出现之前，从未有研究将完整的化石纪录与所有现代及近期灭绝的企鹅基因组结合在一起。
纽西兰奥塔哥大学的古生物遗传学家尼克．罗兰斯（Nic Rawlence）说：「这种了解企鹅演化的方式令人赞叹。」他并未参与该研究。
透过结合这两个庞大的资料集，研究团队（包括共同作者海洋生物学家兼国家地理探险家帕伯罗．博尔博罗格鲁〔Pablo Borboroglu〕）完善企鹅的演化树、找出企鹅变得更多样的时间点、观察族群数量的变化，并确认哪些基因曾协助企鹅转变成水中生物。
克塞普卡说：「这真的让我们更了解整体情况。」
企鹅基因组的分析显示出它们如何拥有用于游泳的僵硬鳍肢和防水羽毛、用于保暖的厚实皮肤和脂肪，以及用于潜水的水下视力和氧气控制。
科学家已经了解这些适应特征，但比较所有现存企鹅的基因组让研究团队找出造成这些适应特征的基因。把基因组与化石纪录联系在一起，也让研究人员能够估计这些基因和不同种企鹅出现的时间。最后一步是将这些结果与气候连结起来。
适应气候变迁
企鹅在最初迅速适应环境之后，演化速率就逐渐减缓。（啄木鸟是演化速率最快的动物之一，但原因依然成谜。）
企鹅演化成适合在海洋环境中生存之后，必须在数百万年间适应反覆出现的气候波动。新的一波企鹅物种多样化在超过200万年前开始爆发，当时最近一次的冰河期也开始了。随着冰层变厚和环境改变，企鹅持续迁徙，而且经常与其他族群完全分离。在数十万年间，因为被冰雪分隔，企鹅就演化成现存的多样物种。
尽管先前研究曾假设过这个过程，但新的基因组与化石资料组合为此提供了目前为止最有力的证据。
迪．皮耶特里说：「这项研究充分显示，在基因组的脉络下，我们该怎么将多样化事件与企鹅演化史上的重大气候事件联系在一起。」
惨澹的未来？
许多企鹅都能轻松适应先前的气候波动。但如今的气候变迁速率比企鹅过去经历过的变化更快，使企鹅面临全新的演化挑战。该研究的作者认为企鹅不太可能克服这项挑战。
克塞普卡说：「很多企鹅生活在气候变迁的爆发中心区域。」南极企鹅等南极物种的风险特别高；自1990年代初期起，南极大陆已经流失大约3兆公吨的冰。克塞普卡说，栖息范围仅限岛屿的企鹅也很容易受影响，因为它们「无处可去」。
「我真心认为企鹅的命运与人类的命运息息相关。」