鳕鱼“缩水”：人类如何改变鱼类基因构成

2025年6月25日/基尔。过度捕捞不仅导致鱼类资源枯竭，也改变了海洋生物的基因蓝图。在波罗的海中部，鳕鱼（Gadus morhua）不仅数量减少，体型也比过去显著减小。基尔亥姆霍兹海洋研究中心GEOMAR的研究人员首次发现，东波罗的海鳕鱼的生长速度明显比以往慢，而且这种变化反映在它们的基因组中。高强度的捕捞压力会引发过度捕捞鱼类种群的基因反应，对其未来发展产生长期影响。该研究结果今日发表于《科学进展》期刊。

　　

鳕鳕鱼曾经是庞然大物。它们体型惊人——超过一米长，体重可达40公斤——而且数量丰富，与鲱鲱鱼一起，是波罗的海渔业的支柱。如今，一条成年鳕鳕鱼可以整齐地摆放在餐盘里。当然，前提是当时还允许捕捞鳕鳕鱼：由于鳕鳕鱼种群锐减，自2019年以来，针对性鳕鳕鱼捕捞禁令一直有效。

鳕鳕鱼种群数量和体型的萎缩是人类活动的结果。在这项新研究中，来自德国基尔亥姆霍兹海洋研究中心GEOMAR的科学家们首次证明，数十年的密集捕捞加上环境变化，已经深刻地影响了一个纯海洋物种的基因构成。他们的研究成果发表在今天的??《科学进展》杂志上。

“选择性过度开发改变了东波罗的海鳕鳕鱼的基因组，”该研究的第一作者、生物学家Kwi Young Han博士解释道，她在GEOMAR海洋进化生态学小组完成了博士学位，研究方向为该主题。“我们从平均体型的显著下降中观察到了这一点，这可能与生长率下降有关。我们首次在一个纯海洋物种中，提供了鱼类种群基因组发生进化变化的证据，这种过度开发已将其种群推向崩溃的边缘。”

具体来说，研究人员发现了与身体生长相关的基因变异，这些变异显示出定向选择的迹象——也就是说，它们会随着时间的推移系统地增多或减少。这些区域与已知在生长和繁殖中发挥作用的基因惊人地重叠。研究还发现，一种已知的染色体倒位（一种通常与环境适应相关的基因组结构变化）遵循了定向选择模式。这证实了鳕鳕鱼体型“缩小”具有遗传基础，并且人类活动在其DNA上留下了可测量的痕迹。

由于捕捞压力导致生长缓慢，方向性选择强烈

为了得出这些结论，研究人员使用了一个不寻常的档案：1996年至2019年间在博恩霍尔姆盆地捕获的152条鳕鳕鱼的微小耳石。耳石与树木年轮类似，记录着每年的生长情况，使其成为宝贵的生物计时器。这些样本是GEOMAR波罗的海综合长期数据系列的一部分，该系列自1996年以来一直在收集年度数据。这组数据集使科学家们能够进行一次基因时间旅行，追溯到东波罗的海鳕鳕鱼种群崩溃之前的时期。

研究人员结合化学耳石分析和高分辨率 DNA 测序，研究了 25 年来在捕捞压力下鳕鳕鱼的生长和基因组成如何变化。

他们的核心发现是，快速生长和慢速生长个体的基因组存在系统性差异，而快速生长的个体几乎已经消失。生长缓慢但以较小体型达到生殖成熟的鳕鳕鱼在高捕捞压力下具有生存优势。

“当体型最大的个体多年来不断从种群中移除时，体型较小、成熟更快的鱼类会获得进化优势，”GEOMAR海洋生态研究部主任、Han博士的博士生导师Thorsten Reusch教授解释说。“我们所观察到的是由人类活动驱动的进化过程。这在科学上令人着迷，但在生态学上却令人深感担忧。”

种群规模较小、多样性较低，恢复速度较慢

进化后果十分严重。与快速生长和较晚成熟相关的基因变异可能已经消失，如今幸存的鳕鳕鱼成熟时体型较小，繁殖的后代也更少。这也意味着适应潜力的丧失，这将对未来环境变化下的鳕鳕鱼种群产生影响。

“进化变化需要很多代的时间，”Reusch说道。“恢复所需的时间远比衰退要长，甚至可能根本不可能恢复。这一点从我们当前ALKOR巡航的2025年身长数据中可以看出：尽管实施了捕鱼禁令，但体型并没有出现反弹的迹象。”

这项研究强调了一个明确的信息：管理和保护措施必须考虑世代时间尺度。“我们的研究结果表明，人类活动对野生种群有着深远的影响，甚至影响到它们的DNA层面，”韩博士说道。“研究结果还强调，可持续渔业不仅是一个经济问题，也关乎保护生物多样性，包括遗传资源。”

 

关于：东波罗的海鳕鳕鱼

东波罗的海鳕鳕鱼种群原产于波罗的海中部，属于大西洋鳕鳕鱼（Gadus morhua）。它在7000至8000年前因冰期后海平面变化而形成波罗的海时分化而来。如今，它在生物学和遗传学上与其他大西洋鳕鳕鱼种群（例如西波罗的海鳕鳕鱼和北海鳕鳕鱼）有所不同。它适应了波罗的海独特的环境：低盐度、高二氧化碳、普遍的缺氧以及极端的季节性温度波动。

自20世纪90年代中期以来，该种群的状况显著恶化。产卵种群生物量（超过35厘米的鱼）急剧下降，由于环境条件恶化，两个主要产卵区已经消失。博恩霍尔姆盆地如今是仅存的产卵地。近年来，鱼类的成熟体型和健康状况已降至历史最低水平，其中L50值（50%种群成熟时的长度）已降至20厘米以下。种群数量的锐减促使政府于2019年实施了全面禁渔令，该禁令至今仍在执行——但迄今为止，种群数量尚未恢复。