冰河期差点灭绝，全球大白鲨曾只剩1个种群，如今却留下基因悬案！请看本期“海潮天下”的介绍。
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大白鲨作为海洋生态系统中的顶级掠食者，在维持生态平衡方面发挥着至关重要的作用。它们通过捕食海洋哺乳动物、鱼类和海鸟等，控制着这些物种的种群数量，防止其过度繁殖。这种调节作用有助于维护生态系统的稳定性和多样性。此外，大白鲨的存在也影响着猎物的行为模式，促使它们保持警惕，从而避免对其他物种造成过度压力。上图是墨西哥瓜达卢佩岛海域拍摄的一只大白鲨（海面下3-4米深处）。摄影：Terry Goss（CC BY-SA 2.0）
关键信息导读：
大白鲨在上一个冰河时期数量骤减，当时全球海平面下降约40米，它们被限制在南印度-太平洋的一处小范围海域，直到约1万年前冰川融化、海平面上升后才开始扩散。
目前全球大白鲨数量仅约2万条，分为三个主要遗传群体：南半球（澳大利亚和南非附近）、北大西洋、以及北太平洋。
科学家通过对比核DNA和线粒体DNA发现，核DNA在不同种群中差异很小，而线粒体DNA却存在显著分化，传统“雌鲨回乡繁殖”（philopatry）的解释并不能完全说明这一现象。
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说起大白鲨（Carcharodon carcharias），很多人脑子里立刻会冒出《大白鲨》电影里那种血盆大口、冷酷无情的海中霸主的画面。没错，大白鲨在海洋里确实是顶级掠食者之一，几乎没什么天敌。但你可能不知道，这种看起来无比强悍的动物，背后却藏着一个连科学家都解释不清的DNA谜团。
而这个谜团，说白了就是：大白鲨体内的两种遗传信息，互相“对不上号”。一种是核DNA（也就是我们常说的主要遗传信息，父母各一半传下来的），另一种是线粒体DNA（只跟母亲有关）。按道理，这两种DNA大体上应该讲的是同一个“家族故事”。可是在大白鲨身上，它们给出的却是两本完全不同的“族谱”。
科学家们研究了二十多年，结果到现在还没弄明白为什么会这样。
▲上图：墨西哥瓜达卢佩岛生物圈保护区（Isla Guadalupe）海域的一只大白鲨。图片来源：Sharkdiver.com
冰河期的大白鲨，差点玩完
我们先把时间倒回到两万多年前。
那时候地球正经历最后一次冰河期，北半球冰川厚得吓人，海平面比现在低了四十多米。可以想象一下，原本宽阔的浅海海域没了，食物链都被打乱了。对于需要广阔海域生存的大白鲨来说，这简直就是噩耗。
那时候大白鲨差点被逼到绝境，种群数量少得可怜。根据科学家的推算，它们几乎被限制在印度洋和太平洋交界的南部一块小小的海域里，就像被关在了海洋里的“牢笼”。能活下来，已经算是命大。
后来，冰河期结束，冰川融化，海平面慢慢升高，新的栖息地又出现了，大白鲨这才有了机会往外扩散，重新恢复元气。
经过几千年的发展，它们分散到了世界各大洋，现在大体上有三大种群：一个在南半球的澳大利亚和南非附近，一个在北大西洋，还有一个在北太平洋。
听起来挺励志吧？从濒临灭绝到卷土重来，大白鲨简直就是海洋界的“逆袭典范”。可是，接下来的DNA研究，却让科学家们头都大了。
大白鲨是世界上现存最大的掠食性鱼类之一，属于鼠鲨目鼠鲨科。它们体型庞大，成年个体通常可达4-6米，甚至更长，体重可超过2吨。大白鲨具有流线型的身体、强有力的尾鳍和锋利的牙齿，是海洋中的顶级掠食者。它们主要分布于全球温带和热带海域，以海洋哺乳动物、鱼类和海鸟为食。大白鲨的感官系统高度发达，能够敏锐地捕捉到猎物的电信号和气味。它们是卵胎生动物，每胎可产下数条幼鲨。上图：潜水员王敏幹在南澳大利亚的海王星群岛近距离地记录了一只大白鲨（Great white shark）。摄影：王敏幹（John MK Wong）
DNA讲了两个不同的故事
科学家一开始发现问题是在2001年。
当时有研究团队采集了来自澳大利亚、新西兰和南非的大白鲨样本，然后比对了它们的DNA。结果发现，核DNA几乎没什么差别，大家看起来基因上都挺像“一家人”。但线粒体DNA却大不一样，南非的大白鲨和澳大利亚、新西兰的完全是另一副模样。
这就很奇怪了。核DNA和线粒体DNA，不应该差得这么远啊！
于是科学家就想，可能是因为大白鲨的迁徙习惯？按他们的推测，雄鲨可能喜欢到处跑，跨洋迁徙，所以把自己的核DNA到处“播种”，让不同地区的鲨鱼看起来差不多。但雌鲨就不一样了，她们虽然也会去远方觅食，但生小鲨鱼的时候，总是会回到“老家”。这样一来，线粒体DNA就会在不同地区慢慢积累差异。
这个理论听起来很合理，也在学界流行了二十多年，几乎成了定论。可是，这次新研究一验证，发现完全行不通。
▲上图：大白鲨。©赵宇 摄影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）
新研究：模拟也模拟不出来
2025年，国际上一大群科学家联合起来，专门针对这个问题做了深入研究。他们做的第一件事，就是给大白鲨拼出了一个高精度的染色体级别基因组。说白了，就是把大白鲨的遗传信息完整地编了个“说明书”。
接着，他们分析了全球大白鲨的核DNA和线粒体DNA数据，还用计算机做了各种模拟。科学家们设定了不同的场景：比如极端情况下，假设雌鲨彻底不迁徙，所有雌性都乖乖回老家生宝宝，看看会不会得到跟现实一样的线粒体差异。
结果呢？答案是否定的。无论他们怎么调参数，都没法模拟出现实中那么大的线粒体差异。换句话说，哪怕把雌鲨“死死按住”不让她们离开出生地，这个现象还是解释不通。
这下子，二十多年来大家一直笃信的“雌鲨归巢”假说，就被彻底推翻了。
那么，问题出在哪？
科学家们当然不甘心，他们又尝试了几种别的解释。
一种猜测是“繁殖偏斜”。就是说，可能并不是所有雌鲨都有机会把基因传下去，而是只有极少数雌鲨在不停地产生后代。这样的话，线粒体DNA的差异可能会被放大。可是检测结果显示，大白鲨并没有这种情况。
另一种猜测是自然选择。也就是说，某些特定的线粒体DNA版本在大白鲨的生存中有决定性优势，稍微偏离一点就会被“淘汰”，所以才会出现线粒体DNA差异很大的情况。
听起来有点道理，但问题也很大。因为自然选择通常在大种群里效果最明显，而大白鲨的数量一向不多，全球也就两万条左右。对比一下，人类有几十亿，而一座城市里的果蝇数量都比全世界的大白鲨还多。在这么小的种群里，要靠自然选择制造出这种强烈的DNA差异，几乎不可能。除非这个选择压力“狠到要命”，就像黑洞的引力一样强烈，稍微有点不合适的线粒体DNA就直接“判死刑”。
这显然也有点说不通。
▲上图：19世纪的手绘大白鲨。图源：公域
科学家摊牌：“我们不知道”
所以，折腾了十几年，搞了最先进的基因组数据和模型模拟，科学家最后给出的结论还是一句话：“我们不知道。”
这句话听上去有点无奈，但其实很真实。科学研究就是这样，很多时候不是马上给你一个确定答案，而是先把旧的解释推翻，再慢慢寻找新的可能性。
大白鲨的DNA谜团，就像一本没写完的侦探小说。科学家们已经找到了很多线索：冰河期的困境、迁徙的习性、不同地区的种群分布……但关键的真相，还有待以后进一步研究来揭示。
不过，这次研究的意义就在于：它不仅动摇了“雌鲨归巢”这个在鲨鱼研究里广泛流行的假说，还提醒大家，也许我们对鲨鱼的迁徙和繁殖模式了解得远远不够。未来，这套模拟方法还可以用到其他鲨鱼身上，检验那些被“想当然”接受的理论。
读而思
【思考题】学而时习之
Q1: 过去二十多年，科学界一直用“归巢”（philopatry）的理论来解释白鲨的遗传分布，但如今这个解释被推翻了。面对这种被推翻的“共识”，我们是否该反思：在科学研究中，有多少“看似合理”的理论，其实只是因为缺乏直接证据而被长期接受？
Q2：在全球白鲨数量仅约两万条、种群规模比较偏小的背景下，如果自然选择真的是造成线粒体DNA差异的关键驱动力，那，这股选择压力究竟来自何处？是捕食习性、繁殖策略，还是环境中某种我们尚未发现的“隐形力量”？你怎么看呢？
全球环境治理·前沿
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Global biodiversity governance
声明：本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。
作者 | 王海诗（Amphitrite Wong）
编辑 | 海潮君
日期 | 2025年8月17日
参考资料
[1]感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：
Romuald Laso-Jadart, Shannon L. Corrigan, Lei Yang, Szu-Hsuan Lee, Elise J. Gay, Olivier Fedrigo, Christopher G. Lowe, Gregory Skomal, Geremy Cliff, Mauricio Hoyos Padilla, Charlie Huveneers, Kady Lyons, Keiichi Sato, James Glancy, Pierre Lesturgie, Stefano Mona, Gavin J. P Naylor. A genomic test of sex-biased dispersal in white sharks. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (32) DOI: 10.1073/pnas.2507931122
[2] https://www.floridamuseum.ufl.edu/science/theres-something-fishy-going-on-with-great-white-sharks-that-scientists-cant-explain/
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