生长在沙漠中的鱼，是怎么不被渴死的？

来源丨科学大院（ID：kexuedayuan）

作者丨EVEE

相信很少有人会将鱼和沙漠联系在一起，毕竟在人们的脑海里沙漠俨然就是干旱的代名词，而鱼类则对应着水源，二者看起来风马牛不相及。

干旱的沙漠｜veer图库

事实上，虽然一望无际的沙漠并不适合大多数生物生存，但是这样严酷的环境中并非没有生命存在，甚至在一些沙漠里，还有鱼类在悄悄地繁衍生息。

沙漠里的鱼：死亡谷里的盎然生机

2014年，一群科学家来到北美洲最炎热，最干旱的地方之一——美国莫哈韦沙漠与科罗拉多沙漠之间的死亡谷，寻找一种叫做“pupfish”的鱼类。

死亡谷夏季酷热难耐，最高气温甚至可以达到56摄氏度，空气中含水量接近于零，别说是鱼了，人类如果没有经过周全准备就进入死亡谷，也得交代在里面。

内华达沙漠里的死亡谷｜参考文献

然而，大家不要感到不可思议，在死亡谷里找鱼的科学家们并不是异想天开。

俗话说得好，沧海桑田，今天的沙漠在几万年前也可能是一片和河流相连的湖泊。在更新世（距今2,588,000年前到11,700年前）时，死亡谷还不是现在这副模样，那时死亡谷河流纵横，还是鱼儿们的天堂，即便是变成了今天这幅“闲人勿近”的模样，大自然也从未让生机在谷中彻底断绝。

在死亡谷中有一个魔鬼洞，虽然名字听起来不太友好，但魔鬼洞却是死亡谷中的一片“生命绿洲”。

魔鬼洞里没有魔鬼，但是有水源。

魔鬼洞｜unsettlingstories.com

这个洞穴长22米，宽3.5米，最深处大约有130米，不同于洞外的酷热，洞中的水温只有32摄氏度，堪称是沙漠里的“世外桃源”。

但即便如此，对于大多数鱼类而言，32度依旧是一个致命的温度。神奇的是，在魔鬼洞中，存在着一种叫做pupfish的鱼类，这种鱼的学名叫做 Cyprinodon diabolis ，也被称为魔鳉，它们的大小与宠物金鱼差不多，身体呈银蓝色，魔鬼洞是它们唯一的栖息地。

Pupfish｜travelnevada.com

事实上，除了北美的沙漠，澳大利亚中部的沙漠里同样生活着一种叫做塔氏虹银汉鱼 (Melanotaenia splendida tatei )的小鱼。这种鱼的体长大约9厘米，身体通常呈银色和彩虹色（难怪叫虹银汉鱼），鱼鳍有黄色或者绿色的图案。塔氏虹银汉鱼通常生活在水流缓慢或者静止的区域，比如季节性的河流、湖泊，或者水坑。

那么，这些鱼儿是如何在看似不可能存在生命的环境中存活下来的呢？

绝处逢生，小种群也有明天

沙漠中的水源就像茫茫大海中的孤岛，这些鱼儿就生活在那些被广阔的沙漠分割开来的“岛屿”中，彼此之间并不连通。

一方面，这些沙漠中的水源，诸如泉水、溪流和河流，往往有着很高的盐度和水温，对于大多数鱼儿来说，并不是适宜生存和繁衍的环境。

另一方面，沙漠中的小范围水域只能容纳很少数量的沙漠鱼类，种群数量少往往意味着更低的遗传多样性，再考虑上近亲繁殖等情况，这些小种群很可能已经处在十分危险的境地。

沙漠里的水源｜theconversation.com

但神奇的是，生命总可以在绝境中找到应对的方式，沙漠里的鱼亦不例外。

为了了解沙漠鱼种群内的遗传多样性情况，以及这些鱼类是否已经演化出了适应沙漠环境的能力，一群科学家对澳洲沙漠中的塔氏虹银汉鱼进行了深入的研究。

他们从广阔而干旱的艾尔湖盆地，以及半干旱的墨累-达令盆地区域的18条河流和水坑中收集了344条塔氏虹银汉鱼的样品，然后对这些样品进行了简化基因组测序。

结果表明，在干旱条件下的沙漠地区，塔氏虹银汉鱼基因组中检测到的自然选择信号更强，也就是说，来自澳大利亚中部异常干旱地区的鱼类对干旱条件的适应与来自半干旱地区的鱼类是不同的。

塔氏虹银汉鱼｜theconversation.com

具体而言，通过基因型-环境关联分析，科学家们确定了几个与干旱相关的候选适应性位点。

其中一个基因位点的核苷酸突变可能会导致那些在干旱环境下的塔氏虹银汉鱼产生略有不同的鸟嘌呤核苷酸结合蛋白。鸟嘌呤核苷酸结合蛋白也被称为G蛋白，参与细胞外到细胞内的信号转导过程，在鱼类中作用十分广泛，比如用于检测味道、气味和盐度。

科学家们推测这样的适应性变化可以提高这些鱼类对环境的感知能力，帮助它们更好地感受到环境随季节的变化，从而更好地适应干旱环境。

除了上述位点，科学家们还发现了一些与DNA 复制和修复、细胞凋亡等功能相关的基因在不同栖息地类型的塔氏虹银汉鱼间发生了分化，这些候选基因的差异或许有助于沙漠鱼类适应极端的沙漠环境。

对环境适应的问题，大家看到此处，心里估计都有了数。那么，如果遇到遗传多样性低以及可能的近交衰退的问题，鱼儿会如何处理呢？

令人惊讶的是，科学家们发现虽然塔氏虹银汉鱼种群的有效种群大小相对较小，但在这些群体内，他们并没有检测到近亲繁殖的证据，这些沙漠鱼更倾向于随机交配。不仅如此，洪水期间，各个种群之间的屏障被打破，种群间的基因交流同样可以帮助这些鱼类保持种群的遗传多样性。

毫无疑问，即便环境再恶劣，生命也总能找到对应的出路。

顶住了沙漠，却差点输给房地产开发商

虽然这些沙漠里的鱼类找到了应对“绝境”的办法，但因为种种原因，魔鬼洞里的魔鳉依旧处在濒临灭绝的境地。

2016年，一项发表在期刊《英国皇家学报》上的研究表明，死亡谷里的鳉鱼可能在10000年前随着洪水来到谷中，而魔鬼洞中的魔鳉大概是在不到一千年前和山谷里的其他鳉鱼分道扬镳，虽然环境恶劣，但它们依靠强大的适应能力，在洞中过着平静的生活。

上世纪30年代，随着美国的鱼类学家约瑟夫·威尔士在魔鬼洞中发现了魔鳉，整个生物学界轰动了，魔鳉平静的生活被随之打破。

内华达州西南部莫哈韦沙漠的灰草甸区域有12,000 英亩土地归房地产开发商所有，上世纪70年代后，开发商准备开发一个沙漠中的新城。

死亡谷周边，原来规划了一座新的城市｜blog.nature.org

这意味着什么呢？

要知道，即便魔鳉已经可以适应沙漠里的恶劣环境，但它们仍旧离不开水，而人类来到沙漠以后同样需要水——生活需要水，灌溉也需要水。

人类对水源的利用使得地下水的水位开始下降，这进一步影响到了魔鬼洞中的魔鳉们！根据相关数据，1968年后，魔鬼洞的水位开始出现了很明显地下降，在上世纪70年代来到了一个最低值，后面又逐渐开始回升。

魔鬼洞水位的年际变化｜参考文献

这一切都得益于那位地产商的继承人在继承了家业后，没有选择继续开发，而是将这片区域出售给了自然保护协会。如今，这里已经成为了灰草甸国家野生动物保护区。

除此之外，美国最高法院还要求当地应保证魔鳉生存所需要的最低水位，在多方努力之下，魔鳉的生活重新归于平静。

如今，科学家们已经在魔鬼洞之外，构建一个类似的环境来作为魔鳉的“避难所”，根据报道，已经有一些魔鳉适应了它们的新家。

我们有理由相信，在人类的帮助下，魔鳉的未来会越来越好，将生命的奇迹延续下去。

参考文献

[2] Attard, C. R., Sandoval‐Castillo, J., Brauer, C. J., Unmack, P. J., Schmarr, D., Bernatchez, L., & Beheregaray, L. B. (2022). Fish out of water: Genomic insights into persistence of rainbowfish populations in the desert. Evolution, 76(1), 171-183.

[3] Udall, S. L. (2017). Battle against extinction: native fish management in the American West. University of Arizona Press.

作者：EVEE

作者单位：北京大学生命科学学院

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