一項關於鮟鱇魚演化的新研究揭示了這些深海生物如何適應極端的深海區，在資源有限的情況下實現了意想不到的多樣性。 研究人員利用基因和形態分析發現了適應性輻射和演化創新，為了解極端棲息地的生物多樣性提供了啟示。

Melanocetus johnsonii鮟鱇魚的圖片。 圖片來源：Kory Evans/萊斯大學

來自萊斯大學的突破性研究揭示了鮟鱇魚非同尋常的演化過程，這種深海生物的奇異適應性長期以來一直吸引著科學家和大眾。 這項研究發表在《自然生態學與演化》上，揭示了這些神秘的生物是如何在嚴酷、資源匱乏的深海區（海面以下3300英尺至13000英尺的公海區域）實現多樣化的。

這項研究由萊斯大學的科里-埃文斯（Kory Evans）和他以前的本科生羅斯-福爾切爾（Rose Faucher）等生物學家組成的團隊領導，分析了鮟鱇魚（Lophiiformes）從海底棲地過渡到深海開放水域的演化歷程。

透過尖端的遺傳分析和博物館標本的三維成像，研究人員重建了鮟鱇魚的進化樹，並確定了使這些動物能夠在被認為是地球上最具挑戰性的環境中茁壯成長的形態創新。

鮟鱇魚最著名的是它們的生物發光誘餌，這種誘餌懸掛在它們的額頭上，在深海的永恆黑暗中吸引獵物。 然而，它們的演化故事遠不止於這種引人注目的適應性。 研究發現，深海中上層鮟鱇魚（ceratioids）起源於底棲或海底棲息的祖先。

這個祖先生活在大陸坡上，然後過渡到深海區的開放水域，這一過渡為快速進化變化創造了條件。 隨後，鱈形目動物發展出了更大的顎部、更小的眼睛和橫向壓縮的身體等特徵–這些都是為了適應在食物有限、沒有陽光的環境中生活而量身定制的。

尽管有这些方向性的趋势，但陶瓷鱼的体形也表现出显著的差异性，从典型的球形鮟鱇鱼到像”狼笼”表型这样的拉长体形，后者的下颌结构类似于一个陷阱。 这一发现是本研究中最令人惊讶的，因为尽管深海区明显缺乏生态多样性，但它并没有像预期的那样限制进化。

相反，鮟鱇魚的表型差異水平很高，無論是在淺海還是深海，都高於它們的底棲親戚。 這表明，鮟鱇魚並沒有受到深海環境挑戰的限制，而是探索了新的演化可能性，使它們的身體形態和捕獵策略多樣化。

論文共同通訊作者、生物科學助理教授埃文斯說：”深海鮟鱇魚具有生物發光誘餌和大口腔縫隙等獨特特徵，可能是資源有限的深海區適應性輻射的少數有據可查的例子之一。

埃文斯指出，這項研究為非適應過程（如鬆弛選擇或隨機突變）也可能導致觀察到的變異性留下了空間。

研究人員也比較了不同棲息地的鮟鱇魚支系，發現了更多意想不到的結果。 沿海物種（如蛤蟆魚）生活在多樣化和富饒的珊瑚礁環境中，它們的演化變化率遠低於深海中的同類物種。

福爾與加州大學歐文分校博士後伊莉莎白-克里斯蒂娜-米勒（Elizabeth Christina Miller）是這篇論文的共同第一作者。當魚類與不同的地形相互作用時，例如淺水中的珊瑚和植物，或是海底的沙子和岩石，我們會認為魚類的形狀會有很大的變化。 相反，我們卻在這些深海魚身上看到了這種變化，因為它們除了水之外什麼都沒有。 “

研究人員採用了多種先進的方法來進行這項研究。 他們利用來自132 個物種（約佔已描述物種的38%）的1092 個遺傳位點的數據構建了鮟鱇魚的系統發育，並輔以化石校準和基因組數據來估計分化時間和祖先棲息地。 從博物館標本中收集了形態學數據，包括線性身體測量和透過微型電腦斷層掃描進行的三維頭骨形狀分析。

為了評估演化趨勢，研究人員採用系統演化比較方法來評估表型和品系的多樣化，而差異分析則量化了垂釣魚支系和棲息地之間的形態變異程度。 然後，他們採用貝葉斯模型重建了祖先的棲息地，揭示了Ceratioids 在過渡到中上層之前起源於底棲祖先。 最後，主成分分析直觀地展示了鮟鱇魚如何佔據表型空間的不同區域，揭示了身體、頭骨和下顎形狀的進化趨勢。

埃文斯說：”鮟鱇魚是生命如何在極端限制條件下進行創新的完美範例。這項工作不僅增進了我們對深海生物多樣性的了解，還說明了進化的韌性和創造力。”

這項研究的意義遠不止於鮟鱇魚的演化史。 它為了解生命如何適應極端環境提供了寶貴的見解。 深海是地球上最不為人所知的生態系統之一，但它在全球生物多樣性和地球碳循環中發揮著至關重要的作用。 了解像鮟鱇魚這樣的生物如何在這樣的環境中茁壯成長，有助於科學家預測生命如何應對環境變化，包括氣候變遷引起的環境變化。

此外，这项研究还涉及更广泛的宏观进化问题：新物种是如何产生、适应和多样化的。 研究表明，即使是资源匮乏的环境也能促进显著的进化辐射，从而挑战了传统智慧，为研究极端栖息地的进化开辟了新途径。

編譯自/ ScitechDaily