鲸鱼

海洋哺乳动物 并不能免受所谓的有毒永恒化学物质的污染，即使它们生活在海洋表面之下。 一项发表在《科学全环境》上的新研究引发了对海洋物种长期健康的警报，因为在深海的海豚和鲸鱼中检测到了前所未有的全氟烷基物质（PFAS）水平。 什么是PFAS？ PFAS是人造化合物，存在于日常产品中，如防污织物、不粘锅具和食品包装。它们被称为“永恒化学物质”，因为它们需要数千年才能自然降解，在环境和生物体内积累。 虽然人们认为生活在深海可以保护海洋物种免受这种污染，但科学家们发现，栖息地并不是浓度水平的良好指标。 新西兰的研究 研究小组分析了新西兰水域中127只16种齿鲸和海豚的组织，包括宽吻海豚和深潜抹香鲸。 对于16种中的8种，包括新西兰特有的赫克托海豚和三种喙鲸，这是全球范围内首次进行PFAS评估。 Katharina Peters博士，伍伦贡大学（UOW）的海洋生态学家，解释说这些动物被选为“指示物种”，能够反映其生态系统的状态。 “我们原本预计主要在深海觅食的物种，如抹香鲸，会比沿海物种，如赫克托海豚，受到较少的PFAS污染。我们的分析表明情况并非如此。似乎真的没有地方可以躲避PFAS。”Peters指出。 对动物和人类的风险 虽然PFAS对海洋生物的确切影响尚不清楚，但研究人员警告说，它们可能会改变免疫系统和生殖系统。 2022年，在北卡罗来纳州受污染水域的短吻鳄中检测到类似狼疮的自身免疫紊乱。 在人类中，PFAS已经污染了几乎所有欧洲人的身体，包括儿童和孕妇，并与癌症、不孕症、甲状腺疾病和免疫系统抑制有关。 Frédérik Saltré博士，悉尼科技大学（UTS）和澳大利亚博物馆的研究员，补充说： “即使是海洋和深潜物种也暴露在类似水平的PFAS下，这突显出如此广泛的污染，加上气候引发的压力因素，如何对海洋生物多样性构成日益严重的威胁。” 对生物多样性的全球威胁 研究得出结论，需要更多研究来理解PFAS暴露对海洋个体和种群的影响。目前的证据表明，污染是普遍且持久的，影响到沿海和深海物种。 化学污染和气候变化引发的压力因素的结合为海洋生物多样性带来了一个关键的情景，面临健康、栖息地和生殖能力丧失的日益风险。 这项研究的结果证实，永恒化学物质甚至到达了海洋最偏远的角落，危及海豚、鲸鱼和其他海洋物种的健康。 PFAS的威胁不分栖息地，从海岸延伸到深海，显示出迫切需要加强国际法规并推广安全替代品以减少其影响。

海洋集中了复杂的声景，这些声景在很大程度上对科学界来说仍然未知。鲸鱼、虎鲸和海豚产生结构化的序列，这些序列以变化的形式重复，这是一种尚未解码的内部声音代码的信号。 几十年来，这些发声被记录下来，但研究人员无法解释一致的模式。人工智能的日益强大改变了这种情况，使得分析无法手动处理的大量数据成为可能。 这一进展开启了一条整合生物学、信息学和保护的研究路线。该技术可以检测规律性、比较声音并评估其与每个物种行为的关系。 改变生物声学的工具 机器学习模型处理由安装在不同海洋中的水听器获取的数千小时录音。这些工具识别重复的序列，并根据时间和结构指标对其进行分类。 在最近的研究中，自动化分析能够区分以前被认为相同的海豚哨声。算法还检测到可能作为音节或音素等效物的短单位。 这种跨学科的方法提高了记录解释的效率，加速了以前需要数年审查的过程。声学、行为学和计算的结合使得可能重建可能的交流系统。 鲸类和灵长类动物的进展 对灵长类动物的研究揭示了复杂的声音序列，这些序列串联起来以协调群体内的行动。这些发现表明不同的大猿物种中存在一种初步的句法形式。 在海洋领域，创新项目深入研究鲸类动物。人工智能生成模型已经能够模仿抹香鲸的“编码”，这是一种比较发声和理解变化的关键工具。 其他开发集中在再现海豚的哨声并评估动物是否能解释这些人工信号。同时，座头鲸的歌声分析揭示了可能作为文化单位的可预测序列。 动物交流与语言之间的界限 关于这些系统是否构成语言的科学讨论仍然开放。一些研究描述了可与基本语法规则相媲美的结构，而另一些则认为这只是功能性的声音关联。 像生产力、递归性或对缺席元素的引用等概念仍然是人类语言所独有的。然而，某些行为，如在长时间后识别信号，显示出意想不到的认知能力。 当前的挑战是描述这些发声在多大程度上传达特定的意义。人工智能是探索这一边界的工具，使其更加精确。 研究这些声音代码的伦理考量和未来挑战 生成人工信号的可能性引发了关于其对动物行为影响的疑问。不当使用可能会改变交配模式、迁徙路线或社会动态。 技术发展需要纳入伦理标准和最低干预协议。目标是在不干扰野生生活或改变其自然互动的情况下扩展知识。 即使有这些预防措施，科学界一致认为由人工智能辅助的生物声学将在未来几十年成为海洋保护的关键支柱。 为什么人工智能对保护至关重要 人工智能在动物研究中的应用为生态系统保护提供了直接的好处。其实时处理数据的能力使得监测难以观察的物种成为可能。 算法可以检测与压力、船只存在或敏感栖息地变化相关的声学模式变化。这些信息对于设计更精确的保护政策至关重要。 此外，该技术可以识别个体、记录迁徙并检测濒危种群。其使用优化了保护活动，降低了运营成本，并提高了应对环境威胁的能力。 科学、技术与生物多样性之间的桥梁 海洋生物学与人工智能的整合重新定义了研究动物交流的方式。这些进展不仅扩展了科学知识，还在日益加剧的海洋压力背景下加强了保护策略。 未来的挑战是继续开发尊重自然过程的工具，同时解码那些几个世纪以来隐藏在水下的声音。技术因此成为保护物种、栖息地和地球声学多样性的盟友。

南露脊鲸是阿根廷巴塔哥尼亚最具代表性的物种之一。被认定为国家自然纪念物，其保护对于确保这一每年为寻找食物和庇护而行驶数千公里的物种的生存至关重要。 在6月至11月期间，鲸鱼来到瓦尔德斯半岛（丘布特省）的海岸进行繁殖和照顾幼崽。2025年记录了2,100只个体，比前一年增加了40%，这标志着该物种监测的一个里程碑。 追踪鲸鱼项目 自2014年以来，通过合作项目追踪鲸鱼，利用最先进的卫星发射器研究南露脊鲸的迁徙。 2025年9月，科学家们在新海湾为30头鲸鱼安装了设备，开启了第十个工作季。为了便于识别，每个携带设备的个体都以一个元素周期表中的元素命名，如氖、锿或铝。 监测组包括带幼崽的母鲸和独行个体，所有个体都被拍摄并与自1971年以来已收集到的超过5,000头已知鲸鱼的照片识别目录进行比对。 卫星技术和前所未有的数据 卫星跟踪允许分析： 繁殖和育幼区域的行为。 每日移动的速度和距离。 西南大西洋和南极亚区的关键觅食区。 在2023-2024年，记录了一个历史事件：鲸鱼雅典娜成为第一头连接大西洋和太平洋的鲸鱼，从瓦尔德斯半岛旅行到智利南端前的东南太平洋盆地。 从今年开始，区域信息被整合到全球倡议蓝色走廊中，该倡议汇集了不同组织的数据，以绘制全球鲸鱼迁徙路线图。 十年的合作研究 在超过十年的时间里，该项目已经了解了145头鲸鱼的行程，为其保护提供了关键信息。 追踪鲸鱼是阿根廷、巴西、丹麦和美国等国家的机构共同努力的结果，其中包括： Cesimar-Cenpat-Conicet。 Cimas-Conicet。 科马胡埃国立大学海洋科学学院（FaCiMar）。 自然巴塔哥尼亚基金会。 Aqualie研究所。 鲸鱼保护研究所（ICB）。 美国国家海洋和大气管理局（NOAA）及华盛顿和加州戴维斯等美国大学。 实地工作需要经验丰富的船长小心接近动物。在最近的季节中，这项任务由Hydrosport的Federico Arribere负责。 创新和动物福利 自2023年以来，该项目得到了卫星发射器制造商野生动物计算机公司的支持。资金主要来自海军研究办公室和NOAA，以及来自阿根廷和巴西的合作组织。 设备越来越小型化和安全，优先考虑动物福利。它们在一段可变时间后自动脱落，不会造成伤害。其更长的使用寿命允许获得更完整的有关行程和迁徙模式的数据。 该项目得到了国际捕鲸委员会、阿根廷外交部、丘布特省和里奥内格罗省以及阿根廷海事局的支持。此外，还得到了来自普尔托皮拉米德斯社区和圣安东尼奥西部航运服务提供者的信息和照片贡献。 南露脊鲸，作为巴塔哥尼亚和南大西洋的象征，成为一个结合尖端技术、国际合作和社区承诺的科学项目的主角。 追踪鲸鱼计划不仅为物种保护提供了前所未有的数据，还将阿根廷纳入了一个全球研究网络，旨在确保未来几代人能够继续欣赏这些海洋巨人。

想象一下必须屏住呼吸才能入睡、进食或分娩似乎是不可能的。然而，这却是海洋哺乳动物的日常现实。这些动物具有所有哺乳动物的基本特征——肺、温血、生命某个阶段的毛发以及为幼崽提供的乳汁——但它们生活在一个氧气稀缺的环境中，每次呼吸都必须有意识地进行管理。 呼吸孔：呼吸的再造 最显著的适应是呼吸孔，它从陆生哺乳动物的前鼻孔演变到鲸鱼和海豚头部的顶部。这个变化使得以最小的身体暴露进行呼吸成为可能，从而节省了重要的能量。 呼吸孔在水下作为一个密封的肌肉阀门运作。与人类不同，这些动物并不是自动呼吸的：每次吸气和呼气都是一个有意识的行为。 它们的效率非凡：而人类每次呼吸仅交换10-15%的肺部空气，鲸鱼和海豚可以在不到一秒的时间内替换掉高达90%的空气，达到超过每秒160升的流量。 防止溺水的策略 拥有肺的水下生活意味着持续的风险。为了避免这种情况，海豚发展出一种几乎完全分离的呼吸道和消化道。它们弯曲的喉部允许食物通过食道，而呼吸孔直接连接到气管。因此，它们无法通过嘴呼吸。 哺乳也进行了适应：母亲们生产出一种非常浓厚的脂肪乳汁，幼崽通过嘴唇形成密封接收乳汁，防止盐水进入。 深潜适应 在极端潜水期间，海洋哺乳动物面临着会压垮人类潜水员的压力。它们的策略是有控制地使肺部塌陷，将空气转移到不会将氮气转移到血液中的强化通道。这避免了减压病并为重要器官保存氧气。 此外，它们拥有一种强大的生理反射，称为潜水反应：心率急剧下降，血流集中在大脑和心脏。结合肌肉中大量的肌红蛋白储备，使它们能够在某些物种中潜水超过一个小时。 重新发明的睡眠和繁殖 睡眠提出了一个独特的挑战。海豚和海豹练习单半球慢波睡眠：大脑的一半休息，而另一半控制呼吸和运动。每个半球每天获得大约四小时的休息，快速眼动睡眠几乎消失。 繁殖也进行了适应。鲸鱼和海豚的幼崽通常尾部先出生，以减少溺水的风险。母亲帮助新生儿到达水面进行第一次有意识的呼吸。 医学应用和当前威胁 海洋哺乳动物的适应可能激发人类医学的进步。控制的肺部塌陷避免了肺泡破裂，它们的表面活性蛋白可以安全地重新打开肺泡，这可能应用于呼吸衰竭的治疗。 然而，这些精细调整的系统是脆弱的。气候变化、污染、过度捕捞和船只及探测器产生的水下噪音扰乱了它们的潜水模式，并增加了搁浅和气体栓塞的风险。 海洋哺乳动物是生命如何适应极端条件的一个非凡例子。它们的身体凝聚了数百万年的进化，重新发明了呼吸、睡眠和繁殖，以在两个世界之间生存：依赖空气，但统治海洋。 保护它们不仅意味着保护它们的栖息地，还意味着理解和尊重使它们独特的进化适应。

格陵兰鲸（Balaena mysticetus），也被称为北极鲸，是地球上最长寿的哺乳动物之一，其寿命超过200年。 其巨大的体型和长寿令生物学家困惑了几十年：理论上，更多的细胞和更长的寿命应该会增加患癌症的风险，但在这种情况下，情况恰恰相反。 这种矛盾被称为佩托悖论，而罗切斯特大学的一个团队认为他们找到了这种海洋巨兽的抗癌关键。 突变、衰老与佩托悖论 在人类中，随着时间的推移，DNA中积累的突变增加了患癌症的可能性。每次基因复制的错误都可能成为威胁，尤其是在几十年中积累时。 然而，北极鲸似乎解决了这个难题。与大象不同——大象拥有额外的肿瘤抑制基因副本如TP53——鲸鱼不依赖于“基因警察”来消除受损细胞。它们的策略不同：不丢弃有缺陷的细胞，而是修复它们。 发现：DNA修复的关键蛋白质 由Vera Gorbunova教授领导的团队发现，北极鲸的细胞具有非凡的能力，可以修复DNA中的双链断裂，这是对基因组稳定性最危险的损伤类型。 这种“超级修复”的责任在于CIRBP（冷诱导RNA结合蛋白），其水平比人类高出100倍。 其名称并非偶然：鲸鱼生活在北极的冰冷水域，这种环境似乎促进了独特修复系统的进化。 CIRBP：细胞修复的“瑞士军刀” 研究人员将CIRBP描述为真正的多功能工具，保护基因组的完整性。其功能包括： 保护DNA，防止在修复前降解。 减少微核，这是染色体不稳定的指标。 提高修复精度，确保遗传物质无误地组装。 鲸鱼不是通过凋亡消除受损细胞，而是投入精细修复，这不仅预防癌症，还保持组织功能更长时间，贡献于其非凡的长寿。 在人类和果蝇上的实验：令人鼓舞的结果 团队将鲸鱼的CIRBP蛋白引入人类细胞，发现提高了DNA修复效率。 最引人注目的实验是在果蝇上进行的，这些果蝇被修改以过表达CIRBP（包括人类和鲸鱼版本）。结果令人惊讶：果蝇寿命更长，并表现出对通常破坏DNA的电离辐射的更高抗性。 下一步将是培育具有增强CIRBP水平的小鼠，以评估它们是否也能获得更长的寿命和抗癌能力。 对人类医学的影响 这一发现为新的抗衰老和抗癌疗法打开了大门。如果CIRBP蛋白可以整合到人类治疗中，它可能成为一种革命性工具，用于： 预防与癌症相关的突变。 延缓细胞衰老。 开发基因修复药物，用于有退行性疾病倾向的人群。 格陵兰鲸证明了自然界已经设计出超出我们预期的长寿和抗性策略。 现在的挑战是将这些知识转化为人类医学，希望有一天我们能够在自己的细胞中复制这种北极巨兽的非凡修复能力。