相比北極，南極則荒涼得多。這里超過(guò) 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(kāi)。而南極繞極流則像是一道無(wú)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(chóng)的多樣性上：北極已知的昆蟲(chóng)足有兩千多種，而南極卻只有一種原生的昆蟲(chóng)，這就是南極搖蚊（Belgica antarctica）。
雖然名字帶“蚊”，但南極搖蚊其實(shí)屬于搖蚊科，并不是那些我們熟悉的、會(huì)咬人的蚊子。南極搖蚊的成蟲(chóng)也沒(méi)有翅膀和用于吸血的口器。（圖片來(lái)源：wiki）
早在 19 世紀(jì)末，比利時(shí)南極科考項(xiàng)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(kuò)，超過(guò)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(chóng)。
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(diǎn)附近，只在（南極圈內(nèi)）緯度相對(duì)較低的南極半島上，冬季溫度也可以達(dá)到零下數(shù)十?dāng)z氏度。
但好在，厚厚的冰雪有時(shí)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(qiáng)風(fēng)，極夜時(shí)會(huì)經(jīng)歷每天 19 個(gè)小時(shí)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(cè)量數(shù)據(jù)顯示，在大約 1 厘米深的土壤中，一年有超過(guò) 300 天的時(shí)間溫度都不會(huì)低于 -2 攝氏度，即使在寒冷的幾天，也不會(huì)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(chóng)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(diǎn)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(xì)胞結(jié)構(gòu)。
除了冷，南極還有另一種容易被忽視的致命問(wèn)題——缺水。持續(xù)的零下溫度不僅意味著體液會(huì)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(wú)法利用固態(tài)的冰。但南極搖蚊不僅擁有極強(qiáng)的抗脫水能力，它們甚至可以利用這一點(diǎn)。
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(huì)借助身體內(nèi)與外界的蒸氣壓差異，讓自己進(jìn)入“保護(hù)性脫水狀態(tài)”。研究者曾在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)測(cè)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(rèn)知能力就會(huì)受到損害了。
更重要的是，在極端脫水的情況下，血淋巴和細(xì)胞內(nèi)液中“抗凍劑”的濃度會(huì)隨之升高，這也能進(jìn)一步降低熔點(diǎn)，避免結(jié)冰。整個(gè)脫水過(guò)程非常迅速，而當(dāng)環(huán)境變暖，濕度增加，南極搖蚊幼蟲(chóng)又能迅速“復(fù)水”—— 幼蟲(chóng)可以忍受至少 4 個(gè)脫水-再水化周期，以適應(yīng)自然的濕度波動(dòng)。
對(duì)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(kāi)支依然要精打細(xì)算——休眠就成為了一個(gè)很劃算的選擇。
對(duì)許多無(wú)脊椎動(dòng)物來(lái)說(shuō)，一般有兩種類型的休眠。一種被稱為靜止期（quiescene），這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)像蛇類的冬眠，主要由外部環(huán)境條件驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)外界環(huán)境足夠惡劣，例如冷到一定程度，機(jī)體就會(huì)快速停止多余的生命活動(dòng)，迅速進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)昆蟲(chóng)只需要少量的營(yíng)養(yǎng)就能維持生命。等到春暖花開(kāi)，機(jī)體又能迅速?gòu)?fù)蘇，恢復(fù)活力。
而另一種休眠方式則沒(méi)有這么“隨便”，它被寫(xiě)在了生物的“原始代碼”中，被稱為滯育（diapause）。
當(dāng)幼蟲(chóng)發(fā)育到一定程度后，會(huì)主動(dòng)停止發(fā)育，進(jìn)入另一種休眠狀態(tài)。此時(shí)，幼蟲(chóng)的細(xì)胞分裂幾乎停滯，新陳代謝大幅減緩，直到迎來(lái)符合解除休眠的“程序條件”。
一般來(lái)說(shuō)，昆蟲(chóng)往往只會(huì)在滯育和靜止期中采取一種策略，但近一項(xiàng)發(fā)表于《科學(xué)·報(bào)告》（Scientific Reports）的研究發(fā)現(xiàn)，南極搖蚊會(huì)結(jié)合這兩種手段，度過(guò)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(shí)間都是以幼蟲(chóng)的形式存在的。在第一年冬天，二齡幼蟲(chóng)就會(huì)進(jìn)入靜止期。靜止期的優(yōu)勢(shì)在于靈活變通，一旦環(huán)境適宜，它們就能迅速?gòu)?fù)蘇，抓緊一切機(jī)會(huì)發(fā)育長(zhǎng)大。
然而到了第二年冬天，當(dāng)南極搖蚊進(jìn)入幼蟲(chóng)的后一個(gè)階段，應(yīng)該準(zhǔn)備化蛹成蟲(chóng)時(shí)，它們反而不急了。研究者發(fā)現(xiàn)，此時(shí)，南極搖蚊的幼蟲(chóng)會(huì)停止發(fā)育，轉(zhuǎn)而進(jìn)入滯育期。
這個(gè)強(qiáng)制滯育階段會(huì)隨著冬天的低溫開(kāi)始而結(jié)束，此時(shí)幼蟲(chóng)才會(huì)慢慢開(kāi)始化蛹，蛻變?yōu)槌上x(chóng)，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(lái)源：R. E. Lee/Iryna Kozeretska et al., 2021）
這種看似浪費(fèi)時(shí)間的做法，其實(shí)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(chóng)只能存活不到 10 天的時(shí)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(xiě)在它們基因中的滯育“程序”，就變成了保證它們能在同一時(shí)期成蟲(chóng)，對(duì)齊繁殖季的鑰匙。
在第二年的夏天，雌性南極搖蚊會(huì)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(guò)程會(huì)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(huì)死亡。
大概 40 天后，這些卵會(huì)孵化出新的南極搖蚊幼蟲(chóng)，它們會(huì)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(kāi)始了。
參考文獻(xiàn)
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[2]https://www.eurekalert.org/news-releases/1072917
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[4]https://www.nature.com/articles/ncomms5611
[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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