南极岩表隐秘真核生物多样性评估：DNA宏条形码技术揭示南极海洋性气候区岩石附生非真菌真核生物群落

本研究利用DNA宏条形码技术（DNA metabarcoding）对南极南设得兰群岛狮鼻点（Lions Rump）岩石样本中的非真菌真核生物环境DNA（eDNA）进行系统性分析，揭示了包括Viridiplantae（绿色植物）和Chromista（色素界）在内的5界9门70个分类单元，发现岩性对多样性分布无显著影响，部分热带类群的出现暗示了空气远距离传播或人类活动的影响，为南极生物多样性监测与气候变化响应研究提供了重要数据支撑。

　　

在南极这片地球上最遥远而原始的大陆上，生命以极其隐秘的方式存在着。尽管宏观生物多样性已得到一定研究，但关于岩石表面附生的非真菌真核生物——包括藻类、苔藓、原生生物等——我们却知之甚少。南极海洋性气候区，特别是南设得兰群岛，近年来经历了显著的气候变暖，冰川退缩，环境条件相对南极大陆其他区域更为温和，这为生物多样性研究提供了独特窗口。然而，极端环境条件和采样难度使得传统形态学调查难以全面揭示这些隐秘生物的多样性。更重要的是，随着人类活动增加和气候变暖和，了解这些微生物的组成和分布对于监测南极生态系统变化具有重要意义。

为了解决这一问题，由巴西利亚大学的Paulo Eduardo Aguiar Saraiva Camara领衔的研究团队，在《Antarctic Science》上发表了一项创新性研究。他们采用DNA宏条形码技术（DNA metabarcoding），对来自南极南设得兰群岛King George Island上狮鼻点（Lions Rump）的岩石样本中的环境DNA（eDNA）进行了深入分析，首次系统揭示了该地区岩石附生非真菌真核生物的多样性组成、分布特征及其潜在来源。

研究团队运用了几项关键技术方法：从南极特别保护区ASPA 151的Mazurek Point地层剖面五个不同高度（9.0-57.2米）采集岩石样本，使用ITS2引物进行PCR扩增，通过Illumina MiSeq系统进行高通量测序，并结合PLANiTS2、UNITE Eukaryotes和NCBI nt数据库进行生物信息学分类鉴定。

研究结果

多样性组成与分布

研究共获得187,664条非真菌真核生物DNA序列，鉴定出70个分类单元，分属于5个界和9个门。其中Viridiplantae（绿色植物界）多样性最高，包含42个分类单元，其次为Chromista（色素界）22个。样本S3（34.7米高度）的多样性和丰度最高（33个分类单元），而S2（24.0米）最低（16个分类单元）。仅有3个分类单元（Chlamydomonadales目、Chloromonas sp.和Prasiola sp.）在所有五个样本中共同出现。

环境影响因素分析

岩性（如砾岩、粉砂岩）对多样性分布无显著影响。样本S3（高孔隙度砾岩）多样性最高，而同样为砾岩的S2多样性最低，表明环境因素（如湿度、地形）可能比岩性本身更具影响力。海洋来源类群（如Prasiola）的出现与站点沿海位置和海洋飞沫作用相符。

异常类群与潜在来源

研究发现了多个非南极来源类群，包括热带植物（如Callicostella、Guazuma ulmifolia）和人类食物相关物种（如Brassica、Malus、Musa）。这些发现可能源于空气远距离传播（如花粉、孢子），也可能与人类活动（研究站、旅游业）引入的DNA污染有关。此外，检测到潜在病原性类群如Pythium（植物病原菌）和Myzocytiopsis（寄生虫），暗示了生态系统健康风险。

讨论与结论

本研究通过DNA宏条形码技术成功揭示了南极海洋性气候区岩石附生非真菌真核生物的隐蔽多样性。多数鉴定类群为南极已知或广泛分布的物种，但部分异常类群（如热带植物、人类食物相关物种）的出现，揭示了远距离空气传播或人类活动对南极生态系统的潜在影响。数据库局限性（3-10%未分类序列）表明仍存在未描述或未测序类群。

研究的重大意义在于：首次系统报道了南极海洋性气候区岩石附生非真菌真核生物eDNA多样性；证实DNA宏条形码技术极地环境应用的有效性；为气候变化背景下南极生物多样性监测提供基线数据；异常类群的发现警示人类活动对南极生态系统的潜在影响。未来需结合多分子标记（如18S、COX1）和活体验证研究，以进一步揭示这些隐秘生命的真实面貌及其生态功能。