科学家发现100多年来第一个企鹅新物种

这个距离或许可以解释一种巴布亚企鹅为何这么长时间以来都没有被人们所认识。这些鸟生活在凯尔盖朗群岛，在法语中被称为“毁灭之岛”，距离任何永久陆地约 2,000 英里。由智利和加州大学伯克利分校的研究人员领导的一个国际小组现已确定该种群是一个独特的物种，称其为 100 多年来的第一个新企鹅物种。研究结果发表于 通讯生物学。

DNA揭示了四种巴布亚企鹅

遗传证据表明，科学家曾经认为是一种广泛分布的巴布亚企鹅实际上是由四个不同的物种组成。

其中之一从未得到官方认可。除了体型和发声方面的细微差别外，它与其他巴布亚企鹅非常相似，有白色的侧翼和黑色的背部，帮助企鹅躲避捕食者并在海洋中捕食猎物。然而，它在基因上显然是不同的。科学家将这种类型的生物体称为神秘物种，这意味着尽管存在许多遗传差异，但它与相关物种非常相似。

研究人员还发现，之前被分类为亚种的三个巴布亚种群在基因上具有足够的差异性，足以被视为一个完整的物种。

新认识的东南巴布亚企鹅， 凯尔盖伦小蜂可能面临不确定的未来。随着全球变暖改变它们居住的南极和亚南极地区，另外两种新引入的物种也可能变得脆弱。现在已知的南部巴布亚人 皮格塞利斯·埃尔斯沃西是四人中唯一一位生活在南极洲的人。气候预测表明，它的影响可能相对较小，甚至可能扩大其范围。

“当然，在南极洲，巴布亚蜥蜴以外的其他物种都受到气候变化的威胁，”该论文的资深作者之一、智利圣地亚哥安德烈斯贝洛国立大学生态系统和环境学教授朱莉安娜·维安娜 (Juliana Vianna) 说。 “但巴布亚岛在亚南极地区令人担忧”，该地区位于南极洲北部，由多个国家管理，由多个国家管辖，包括智利、南非、法国、荷兰、澳大利亚和新西兰。

他说：“所有相关国家的保护机构都必须认识到并采取适当措施来拯救这三种巴布亚企鹅，这一点非常重要。”

关于巴布亚企鹅一个世纪的讨论

为了解决有关巴布亚龙分类的长期分歧，Vianna 与共同资深作者、加州大学伯克利分校综合生物学教授 Raury Bowie 和智利圣地亚哥大学教授 Eli Poulin 合作。他们与来自世界各地的企鹅专家一起对巴布亚企鹅种群进行了广泛的全基因组研究。

之前的研究人员提出了多达六种 gentoo 亚型，但并没有达成普遍共识。这项新工作是由来自 10 个繁殖群的 64 只企鹅的全基因组序列组装而成的共识。该样本首次覆盖了巴布亚企鹅的几乎整个地理范围。

该小组还比较了身体和行为特征，包括颜色、叫声、繁殖时间表、饮食和进食行为。

加州大学伯克利分校脊椎动物博物馆馆长鲍伊说：“可能没有哪个企鹅物种的分类学比巴布亚企鹅更具争议性了。” “一百多年来，关于有多少个物种或有多少个亚种一直存在争议。本文所做的就是尝试使用现代综合方法来解决这个问题。”

企鹅如何在南半球传播

鲍伊和维安娜花了近十年的时间研究企鹅如何进化和多样化。 2019年，他们发表的一项研究表明，企鹅在大约2200万年前出现在澳大利亚和新西兰附近。

帝企鹅和王企鹅后来与其他属分开，帝企鹅与南极地区有关，而王企鹅则与亚南极地区有关。大约1200万年前，极地环流的发展帮助其他企鹅群在南极洲下方扩散，最终在偏远岛屿和群岛上定居，最北到达非洲和南美洲。

巴布亚企鹅比它们的许多近亲有一个重要的优势：它们的食性很灵活。它们不会严重依赖一种猎物，而是会吃掉几乎所有在水下捕获的东西。

随着磷虾数量的减少，这种灵活性变得更加重要。食性较窄的企鹅，包括帝企鹅和阿德利企鹅，在某些地区的数量正在减少。相反，生活在南极半岛与他们相邻的巴布亚人正在增加。

灵活的饮食有助于促进规范

令人惊讶的是，巴布亚蜥蜴广泛的饮食可能也促成了当今独特物种的产生。

由于巴布亚蜥蜴可以捕食多种猎物，包括鱼、磷虾、鱿鱼和鱼类，因此它们不需要远离繁殖地寻找食物。它们也倾向于年复一年地返回相同的筑巢地点。

经过很长一段时间，各个岛屿的人口变得更加适应当地环境。这些行为和环境差异因基因组中的自然选择而逐渐强化。

研究人员估计，巴布亚这四种物种在过去 30 万至 50 万年内发生了分化。南极极锋是南大洋的主要边界，其水温和盐度波动的地理隔离发挥了重要作用。该边界还可以限制海洋动物的活动。

在极地锋线的北部，那里的海水更温暖、更咸，生活着东方人种， 细叶蜂发现于克罗泽岛、马里恩岛和麦夸里岛。北方血统， 巴布亚小蠹仅限于南美洲的福克兰/马尔维纳斯群岛和马蒂略群岛。

一个新描述的东南部属， 凯尔盖伦小蜂住在极锋附近。这个相对较少的种群在凯尔盖朗岛和可能在赫德岛附近发展起来。

最南是一代， 皮格塞利斯·埃尔斯沃西。它生活在南极半岛、南极海岸和南乔治亚岛。

企鹅基因组揭示了局部适应

基因组分析由该论文的第一作者、智利大学研究生 Daly Knoll 领导。与之前的工作相比，研究人员检查了基因组的更大部分，并分析了数千种称为单核苷酸多态性（SNP）的遗传差异。

这些数据显示了每个巴布亚物种如何适应其特​​定的环境。

在南极洲繁衍生息的南巴布亚猫，其基因发生了与极端极地条件下的生活相关的基因变化。研究人员发现了更多与产热、脂肪和脂质储存以及光感知相关的基因。涉及光感知的变化可能有助于鸟类应对日光的极端季节性变化和冰的极端光反射。

相比之下，东方巴布亚人拥有更多与高效碳水化合物代谢相关的基因和更强的潜水能力。这些包括参与氧气运输和使用、血管形成、线粒体功能和肺部发育的基因。总之，这些特征可能使鸟类能够在生物生产力相对较低的海洋水下生存。

南美北部的巴布亚人表现出不同的模式。它的基因组富含与消化、心脏收缩和肌肉兴奋有关的基因。研究人员表示，这些变化可能支持长期水下进食所需的持续体力活动。

气候变化可能使岛屿企鹅陷入困境

该团队还利用气候模型来估计 2050 年可能存在合适栖息地的地方。

在温和的气候变化情景下，亚南极岛屿物种可能会失去其目前栖息的所有岛屿上的合适栖息地。在许多情况下，邻近的岛屿很少或根本没有提供合适的栖息地。

南极巴布亚岛的种类非常多样。随着条件的变化，其适用范围预计将扩大到其他大陆。与此同时，随着海冰消失以及冰下繁衍生息的磷虾种群受到影响，帝企鹅、阿德利企鹅和帽带企鹅的数量预计将减少。

维安娜指出，气候变化并不是南极洲以外企鹅面临的唯一威胁。海洋变暖、栖息地破坏、老鼠和狗的捕食、商业渔业的竞争以及渔网的兼捕也威胁着许多人口。

“就气候变化而言，人口数量非常少的岛屿物种可以与亚南极地区的巴布亚企鹅进行比较，”他说。 “加拉帕戈斯群岛和其他种类的岛屿企鹅，因为它们是这些岛屿的特有物种，在栖息地发生变化后无处可去。这些岛屿非常孤立，这些企鹅无法轻易适应在任何其他地区定居。”

基因组学可以帮助保护企鹅

根据鲍伊的说法，为这项研究收集的异常庞大和多样化的数据集可能比企鹅分类问题更有价值。

维安娜已经在研究企鹅的基因组，寻找与禽流感生存相关的遗传差异，这种疾病目前正在影响世界各地的企鹅、鸟类和哺乳动物。识别与抵抗力或脆弱性相关的遗传特征可以帮助自然资源保护主义者确定哪些人群面临的风险最大。

鲍伊说：“全基因组测序改变了我们的能力，不仅使我们能够从多样化的角度看待适应，而且它具有非常重要的保护价值。”

除了鲍伊和维安娜之外，这项研究还包括来自澳大利亚、西班牙、委内瑞拉、南非、英国、法国、阿根廷、摩纳哥和巴西的生物学家。圣地亚哥智利大学的 Daley Knoll 是该论文的第一作者。