相比北極，南極則荒涼得多。這里超過 95% 的面積常年被冰雪覆蓋，一道全球?qū)挼暮{——德雷克海峽（Drake Passage）——將南極洲與南半球其他大陸隔開。而南極繞極流則像是一道無形的結(jié)界，將暖流隔絕在南極洲之外。
這份荒涼也體現(xiàn)在昆蟲的多樣性上：北極已知的昆蟲足有兩千多種，而南極卻只有一種原生的昆蟲，這就是南極搖蚊（Belgica antarctica）。
雖然名字帶“蚊”，但南極搖蚊其實屬于搖蚊科，并不是那些我們熟悉的、會咬人的蚊子。南極搖蚊的成蟲也沒有翅膀和用于吸血的口器。（圖片來源：wiki）
早在 19 世紀末，比利時南極科考項目（Belgian Antarctic Expedition）在南極半島的熱爾拉什海峽（Gerlache strait）附近第一次發(fā)現(xiàn)了這種搖蚊。
而隨著之后的研究者的采樣范圍逐漸向南延伸，南極搖蚊的分布范圍也一路南擴，超過了南緯 69°。但從始至終，南極圈里只發(fā)現(xiàn)了這一種原生的昆蟲。
生存不易
想要生活在南極，寒冷是大的挑戰(zhàn)。即使不深入到南極點附近，只在（南極圈內(nèi)）緯度相對較低的南極半島上，冬季溫度也可以達到零下數(shù)十攝氏度。
但好在，厚厚的冰雪有時也可以成為絕佳的隔熱材料。這里的陸地上刮著每秒十幾米的強風，極夜時會經(jīng)歷每天 19 個小時的黑暗。在南極搖蚊的大部分生命中，它們都躲在冰雪下的土壤里，安然享受著冰雪的保暖效果。
測量數(shù)據(jù)顯示，在大約 1 厘米深的土壤中，一年有超過 300 天的時間溫度都不會低于 -2 攝氏度，即使在寒冷的幾天，也不會低于 -5 攝氏度。
即使處在零度以下，南極搖蚊也有辦法避免自己被凍成冰塊。它們的血淋巴（昆蟲的“血液”）中含有天然的抗凍劑，主要成分為赤蘚糖醇、葡萄糖和海藻糖。
原理類似冬天在街上撒鹽融雪，這些成分可以讓南極搖蚊體內(nèi)液體的冰點降低，不至于在體內(nèi)生成致命的冰晶破壞組織，尤其是破壞細胞結(jié)構(gòu)。
除了冷，南極還有另一種容易被忽視的致命問題——缺水。持續(xù)的零下溫度不僅意味著體液會結(jié)冰，也讓幾乎所有可能獲得的液態(tài)水都變成了固態(tài)。水是生命之源，但冰可不是。在寒冷的環(huán)境中，大部分生物都無法利用固態(tài)的冰。但南極搖蚊不僅擁有極強的抗脫水能力，它們甚至可以利用這一點。
與沙漠中生物抗旱的主要方式——減少水分蒸發(fā)不同。南極搖蚊會借助身體內(nèi)與外界的蒸氣壓差異，讓自己進入“保護性脫水狀態(tài)”。研究者曾在實驗室進行過測試，發(fā)現(xiàn)在極端的情況下，南極搖蚊可以忍耐近 70% 的脫水，相比之下，人類失去體重 2% 的水后，認知能力就會受到損害了。
更重要的是，在極端脫水的情況下，血淋巴和細胞內(nèi)液中“抗凍劑”的濃度會隨之升高，這也能進一步降低熔點，避免結(jié)冰。整個脫水過程非常迅速，而當環(huán)境變暖，濕度增加，南極搖蚊幼蟲又能迅速“復(fù)水”—— 幼蟲可以忍受至少 4 個脫水-再水化周期，以適應(yīng)自然的濕度波動。
對齊繁殖季
即使南極搖蚊可以保證自己不變成一坨冰塊，但在這樣惡劣的環(huán)境下，每一筆能量開支依然要精打細算——休眠就成為了一個很劃算的選擇。
對許多無脊椎動物來說，一般有兩種類型的休眠。一種被稱為靜止期（quiescene），這個過程有點像蛇類的冬眠，主要由外部環(huán)境條件驅(qū)動。
當外界環(huán)境足夠惡劣，例如冷到一定程度，機體就會快速停止多余的生命活動，迅速進入靜止狀態(tài)，此時昆蟲只需要少量的營養(yǎng)就能維持生命。等到春暖花開，機體又能迅速復(fù)蘇，恢復(fù)活力。
而另一種休眠方式則沒有這么“隨便”，它被寫在了生物的“原始代碼”中，被稱為滯育（diapause）。
當幼蟲發(fā)育到一定程度后，會主動停止發(fā)育，進入另一種休眠狀態(tài)。此時，幼蟲的細胞分裂幾乎停滯，新陳代謝大幅減緩，直到迎來符合解除休眠的“程序條件”。
一般來說，昆蟲往往只會在滯育和靜止期中采取一種策略，但近一項發(fā)表于《科學·報告》（Scientific Reports）的研究發(fā)現(xiàn)，南極搖蚊會結(jié)合這兩種手段，度過南極難捱的冬天。
南極搖蚊的生命大約有 2 年，其中大部分時間都是以幼蟲的形式存在的。在第一年冬天，二齡幼蟲就會進入靜止期。靜止期的優(yōu)勢在于靈活變通，一旦環(huán)境適宜，它們就能迅速復(fù)蘇，抓緊一切機會發(fā)育長大。
然而到了第二年冬天，當南極搖蚊進入幼蟲的后一個階段，應(yīng)該準備化蛹成蟲時，它們反而不急了。研究者發(fā)現(xiàn)，此時，南極搖蚊的幼蟲會停止發(fā)育，轉(zhuǎn)而進入滯育期。
這個強制滯育階段會隨著冬天的低溫開始而結(jié)束，此時幼蟲才會慢慢開始化蛹，蛻變?yōu)槌上x，并在第二年的夏天繁殖出下一代。
交配中的南極搖蚊（圖片來源：R. E. Lee/Iryna Kozeretska et al., 2021）
這種看似浪費時間的做法，其實是南極搖蚊為了抓住寶貴的繁殖季，采取的特別手段。
南極搖蚊破蛹而出后，成蟲只能存活不到 10 天的時間，它們需要在短短幾天內(nèi)找到適齡的同類，完成交配并產(chǎn)下后代。因此，寫在它們基因中的滯育“程序”，就變成了保證它們能在同一時期成蟲，對齊繁殖季的鑰匙。
在第二年的夏天，雌性南極搖蚊會在苔蘚和土壤中產(chǎn)下被粘液包裹的卵（這些粘液也有抗脫水和保溫的作用）。產(chǎn)卵過程會破壞雌性南極搖蚊的腹部，因此大部分搖蚊在產(chǎn)下唯一一批卵后不久就會死亡。
大概 40 天后，這些卵會孵化出新的南極搖蚊幼蟲，它們會堪稱冰封的環(huán)境下，再次發(fā)揮自己的生存本領(lǐng)。
新的生命周期又開始了。
參考文獻
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[2]https://www.eurekalert.org/news-releases/1072917
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[5]https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2435.12229
[6]https://www.uc.edu/news/articles/2019/02/n2069513.html
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