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诱发进化
人 为 捕 鱼 诱 发 进 化 的理论 可 以 追 溯 到 1981 年 ， 当 时 加 拿 大 渔 业 科 学 家 William Ricker 发现， 银大马哈鱼和细鳞大马哈鱼在体 形较小时就出现了性早熟， 而原因是在公海使 用 刺网捕 鱼的日本 渔民只 捕 捞 那些 体 形 更大 的鱼。 上世纪 90 年代，研究人员也已经开始关 许多年 注其他物种中存在的类似现象。但是， 过去了， 舆论更倾向于关注一些气候变化和污 染等环境因素， 而非基因。 直到 2002 年，美国纽约州立大学石溪分 校的 David Conover 和 Stephan Munch 发布了 他们称在长岛附近海 一份有争议的实验报告。 域捕捉到包括大西洋银河鱼在内的大批鱼类。 他们 将 这些鱼 分 成 6 组， 每 组 1000 条 。 190 天之后， 他 们捕 捞走每 组鱼 的 90%。在第 一 批的两 组鱼里， 他 们只 捕 捞 大鱼 ； 第二 批 的 最后一批的两组鱼 两组鱼里他们只捕捞小鱼； 他们刺激 中， 捕捞的个体大小比较随机。 之后， 剩下的 10%的鱼 繁育 后代， 4 代之 后，大鱼 被 捕 捞的两 组的 平均重 量只 有 被 随机捕 捞 的两 组的 1/3。 刺 但是，批评者认为这些实验不切实际， 激生育本质上与自然繁殖不同。 这场辩论引起
主编： 赵路 编辑： 张冬冬 校对： 么辰 E-mail押lzhao＠stimes.cn
国际
2013 年 2 月 7 日 星期四 Tel（ 押 010） 82619191-8120
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科学线人
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—五十年护鱼政策或弊大于利 ——
姻 本报记者 唐凤
1913 年的一 个 春 日， 渔民 Johan Norman 在 挪 威 莫 斯克 内 斯 附 近 追逐 着 一 条雌 鳕 鱼 。 积雪覆盖 的 陡峭 高 山矗立 在这片 海域 ， Norman 一 边 小 心驾驶 ， 一 边 测 量 这 只鱼 的大 小 ： 82 厘米 。 然 后， 他 取 出 匕首 ， 割 掉 一些 鳞 片， 并 将 它 们 封 在一 个 小 信封 里 ， 存 放 在 挪 威 海 洋 研究所。 “沉睡 ” 在 一 个 世纪 过 去 了， 这些 鳞 片 依然 储藏 室 中 ， 但 是 海 洋 却 出现 了 翻 天 覆 地 的 变 化。 挪 威 和其他 渔 业国家的 小 帆船 被 拖 网渔轮 但同 时 所 取 代 。 1968 年， 北 大西 洋 鳕鱼丰 收 ， 鳎目 鱼、 龙虾 在 内 的许 多 海 产 包括 大 马 哈 鱼 、 品数 量 开 始迅 速 减少。 到 上 世纪 80 年 代初 ，生物学家 开 始 为 另 一 个 问题担 忧 。一些 海域 的 鱼 类 生 长 得 更 缓 且产卵 量下降。这不 仅是渔 慢， 出现早熟现象， 而 且 体形较 小 的 鱼 业可 持续 发 展 的 不利 征兆， 也不如 大 鱼有 价值 ， 因为 它 们的 肉 更 少。
全球科技政策新闻与解析
政事
有人将 类 似 的鱼类缩水归咎 于海水温度变化 导致其食物来源 减少。但是， 科学 家却指出， 罪魁祸 首可能是渔业保 护方案的实施。
日本削减 2013 年科技预算
逐渐缩水的鱼 图片来源： ILLUSTRATION BY WESLEY FERNANDES/NATURE
日本新预算案增加了对隼鸟 2 号小行星样本返 回飞船的资金支持。 图片来源： 日本宇宙航空研究开发机构 日 本政府 日前批 准了一 项始于 4 月的 年 度预 算， 看 上 去 科学 家 成 为了大 输 家。 占 据 大部分 国家 研 究 支 出 的 文 部 科 学 省 科 技预 算 下 降 3.3% ， 只 有 132 亿 美 元 。 一 份 更 详 细的分 析 表明，科学家 不 用 过 于 抱怨 。 文 部科学 省 2/3 的 下 降 预 算 是 由 于 核 安全 研究被 转 移 到了一 个 新 的机构 。 而 且 在 与去 年 同 期预 算 的对 比 中 ， 不 包括 本 月 初 通过 的 资金 刺 激 方 案 中 的研究 支 出 。尽 管刺 激 资金必 须 在 3 月 底 支 付 ， 但 可能 会 用 于 文 部科学省 在 它 的日 支持下 一 财 政 年度 的研究活动。 通过 注 释各 研究 项目 的 刺 文网 站 公 示的 预 算 文 件上， 激 资金 分 配 说 明了这一 点。例如， 用 于大 型 研究 设备 的 资金 — —— 包括 SPring-8 同步 加 速 器 、 日 本 质 子 加 速 器 研究 设备 和 K 超级 计 算 机 — ——有 5.41 亿 美 元 ， 然 而， 这一 下 调 却 远远 比 去年 同 期 减少 4200 万 美 元 ； 比 不上 刺 激 资金拨 给 大 型设备 的 2.99 亿 美 元。 为 支持包括 新 预 算 案 将钱 分 配 到一些 不同领 域 。 使用 诱 导 多 能 干 细胞 在 内 的 加 速 再 生 医 学 商 业 化项 目 ，预 算 翻 番 至 9900 万 美 元 ，刺 激 资金亦拨款 1.41 亿 美元 。 一 个支持 药物发 现 的项 目 获 得了 以 往资金 的 其 9 倍— —— 4700 万美 元 ， 刺 激 资金拨款 1500 万 美 元。 增 长近 两 他 预 算 增 长 的 项 目 包括 ： 新 一 代 能 源 技术 ， 倍 至 8000 万 美 元 ； 在 法 国 Cadarache 建 造 的 ITER 实 验核聚 变 反应 堆 ， 增 长 40%， 至 1.85 亿美 元； 隼鸟 2 号 小 行 星 样本 返回飞 船 和 先 进 陆地 观 测 卫 星 -2 的 发 展 项目 ， 增 长 80% ， 达 1.6 亿 美 元 ， 同时获刺激资金 1.13 亿 美 元 。 绝 大 多 数 的 受 支持 项 目 都 符 合 新 政府支持有 经 济 回 报 的 创 新 性研究和 可提 振 经 济的 硬 件 建设 目 标。 研究者驱动 项目的预算持稳定态 势，对科学家和 小团 体的资助最 多只上涨了 0.5%， 达 25 亿美元。 （张冬冬）
加拿大麦吉尔大学进化 几乎无法证明这些。” 生态学家 Andrew Hendry 提到。这也是 Heino 和其他 研究 人员 要 从 鳕鱼 及其他物 种 的历史 样本中寻找 DNA 的原因。 另 一方面， Heino 补充 了基因研究。在 其 所在大学的一 个 特殊房间 里， Heino 培 养 了 9 种孔雀 鱼 。为了 让 实验 比 Conover 和 Munch 的更加符合自然规则， 他让这些孔雀鱼自由地 进行繁殖。如同在自然界中一样， 繁 殖种群包 含 一 个 广泛 的年 龄 和 体 形 范 围 。 他 希望 自 2009 年启动的这项研究能持续到 2014 年。 不过要使持怀疑态度者信服不是件容易的 事。 “渔业引发的种群演化是一个颇有趣的次要 美国华盛顿大 问题， 但是它却被过度渲染了。” 学渔业学家 Ray Hilborn 说。 他指出， 毫无疑问， 鱼类种群在进化， 但是一些特性， 例如早熟等， 让这些鱼更加多产， 而非变少。 “相关数据表明， 生长率放慢也是难以令人信服的。保护鱼类最 就是少捕捞。” 他说。 好的方式很简单， 此外， Heino 还希望 找出 海洋 政策带 来的 其他变化。例如， 他不认为海洋保护区仅能保 护产卵区， 实际上这也给那些早熟的鱼提供了 ， 因为相 比晚 熟 的 鱼， 它 们 能更 快 额外 “福利 ” 是时候放弃 地返回产卵区繁殖。另外他认为， 捕鱼尺寸限制了。 现在越来越多的人开始支持这些观点。 去 年，一 个国 际水产 专 家小 组 撰 文反 对 尺寸 限 其中包括进化问题。 制， 他们提到的原因很多， 卑尔根 大学的 Jeppe Kolding 研究了 非 洲小型 鱼类后发现， 在那些渔民使用非法渔网捕鱼的 地区似乎拥有多样、 完整的食物网。 他指出， 当 捕捞压力遍及种群和体形时， 渔民能网到更多 “你能说这 鱼，灭绝某个种群的风险也较低。 （非法 渔 网 捕 鱼） 是 错 误 的 捕 鱼 方 法 吗 ？ ” Kolding 反问道。 Heino 知道推 翻 这 种 根 深蒂固 的 捕 捞 行 为需要 数十 年，因 此 现在 他 关心 的 仅仅是 数 实际意义慢慢才会显现出 据。 “我们要有耐心， 来。” 他说。
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忽视这个问题， 但是其影响却在累加。 ”挪威 卑尔根大学生物学家 Mikko Heino 说。 实际上， 很多科学家对这种理论持怀疑态 度 。去 年， Heino 向 Norman 保 存 了 100 年的 鳞片寻求帮助。 他从鳞片中提取了 DNA， 拼凑 出这只鱼的全部基因序列， 从而寻找其生长发 育基因， 以便了解此类鱼体形缩水的情况。 但是， 尽管实验证明这种进化的观点是真 的， 人们依旧对如何处理该问题争论不休。加 拿 大 不 列颠哥 伦 比 亚 大学的 Carl Walters 表 示， 只有 少数 人认为， 增 加 渔 业限 制 是 明智 且 有利于可持续发展的。
越变越小
有人 将 类似 的 鱼 类缩 水 归咎 于 海 水温 度 但是， 科学家指出， 变化导致其食物来源减少。 各种法 罪魁祸首可能是渔业保护方案的实施。 规和条约规定， 拖网渔船使用的渔网网眼应当 够大， 这就允许小鱼、 幼鱼能够从渔网中逃出。 原因很简单，只捕捞那些最成熟最大的鱼， 留 繁衍下一代。渔业科学家和自然 下小鱼产卵， 保护论者支持这种规格限制， 而且渔民也更喜 欢捕捉更有价值的大鱼。 但是， 这个理论是否是错的？ 在过去的 50 年里，科学家并没有提出任何证据能证明， 减 一部 少捕捞幼鱼和小鱼能增加年产量。相反， 分研究人员认为， 鱼已经进化得适应这种限制 条件， 它们开始早熟而非长大。并且由于鱼类 体形变小， 产卵数量也随之减少。 尽管 这些科学家 没有否认过度捕 捞是 鱼 但他们 表示 ， 这种进 化 压力 带 类的最 大威胁， 人们可以 来的负面影响难以逆转。 “在几年里，
了 Heino 的兴趣，作为一位理论生物学家， 他 开始用自己的方法研究鱼类的生命史。
方法革新
在过去， 研究人员通常绘制种群成熟 反应 标准图， 这种图主要反映鱼性成熟时的典 型体 但是， 如果在不考虑 形和年龄。 Heino 意识到， 食物供应、 气候以及其他环境因素导致生 长率 变化的前提下， 比较种群间的成熟反应范式可 能会让人们误入歧途。 因此 Heino 开发出一种 兼顾生长率变量的概率分析法。 利用这种技术，他发现 与出生于 1980 年 的大西洋鳕鱼相比，出生于 1987 年的同类鳕 鱼 出现 成熟低 龄 化现 象 ，并 且 成 熟时 体 形 更 小。 2004 年， Heino 将相关研究成果发表在 《自 然》 杂志， 研究报告还指出， 这些变化发生在上 世 纪 80 年 代末 90 年 代初 加 拿 大离岸 海域鳕 鱼物种崩溃之前。 “这 是近代 最 著名 的 一次 渔 业崩 溃。 ” Heino 说， 渔 业捕捞带来的 沉重 负担是 导致 鱼 类生理变化的主要原因， 不过捕鱼时的体 形选 择使这 个问题 变 得更 为 复杂 。 但 有批 评 者 指 出， 该 趋势 与海水 变冷 、 厚重 海 冰 覆盖 洋 面 以 及其他因素也有关联。 无论如何 ， Heino 的研究打 开了一 扇新 的 大门，带领人们进入达尔文渔业管理领域， 进 化 生物学家很 快 尝试 评 估尺寸 限 制在 其他 野 生生物种群中产 生的影响。 2009 年的一项 研 究 使用 Heino 的方 法 发 现 ， 37 种 商 品 鱼 类 中 的大多数出现早熟，并且体 形比过去要小， 这 些变化在过度捕捞的鱼类中尤其明显。 美国国家 海 洋与 大 气管 理 局 渔业 署 的 遗 传 学家 Jeff Hard 指出， 1976 年， 在阿拉斯 加的 体形最大的雌性大马哈 鱼—— 一条河中， —身长 大于 100 厘米—— —所 产 的 卵 占 所 有此 类 鱼 卵 的 20%甚至更多。现在， 这个比例低于 4%。 因此 但是这些物种的基因数据存在缺失， “我们 科学家通常将该现状归咎于环境变化。