魔鬼洞的微小入口，内华达州，这里生活着世界上最濒危的纹眼鱼。照片由 Stan Shebs 通过维基百科拍摄。死亡谷的盐壳地表，名副其实地是地球上最热的地方。这是一个荒凉的地域，即使是最顽强的生命也在不断挣扎求生。放眼望去，尘土飞扬的景象，很难想象整个地区都坐落在一个巨大的地下蓄水层之上，数百万加仑的淡水隐藏在干旱的地表之下。更难相信的是，这片土地曾经是一个茂密的盆地，泉水池塘和溪流支撑着丰富的生命。现在，从那个肥沃时期遗留下来的景象只能在地面被地震撕裂的地方看到——像魔鬼洞一样深邃、锯齿状的裂缝。魔鬼洞光滑、近乎垂直的墙壁 hardly 令人感到亲切。然而，年复一年，科学家们冒着危险的下降。他们的目标？统计生活在这些黑暗、温暖、缺氧的水域中一个狭窄浅 Shelf 上的为数不多的鱼类。这些鱼——魔鬼洞纹眼鱼——被认为是世界上最濒危的鱼类之一。它们完全与其他纹眼鱼物种隔绝，在魔鬼洞中生活了无数代，无法到达它们最近的亲戚。2013 年春天，9 月份的统计中只发现了 35 条纹眼鱼。地球上这个物种只剩下 35 个个体。
几条魔鬼洞纹眼鱼在繁殖季节拍摄，此时雄鱼会变成深邃的虹彩蓝。照片由 Olin Feuerbacher 通过内华达州鱼类及野生动物办公室提供。世界上有很多纹眼鱼；大约有 10 个属，已确定了约 120 个物种。但魔鬼洞纹眼鱼是独一无二的。这些小鱼——不到一英寸长——已经迅速进化，即使与几英里外的水域中的纹眼鱼相比，它们也看起来与众不同。它们有大头、大眼睛、短短的身体，并且失去了腹鳍。人们认为这些小鱼是在上一个冰河时期首次被引入魔鬼洞的。那时，整个山谷都被水覆盖。随着气候变暖，巨大的湖泊开始萎缩，留下了每个地方都有自己纹眼鱼种群的水域。魔鬼洞的纹眼鱼被隔离了多久？估计差异很大，从数十万年到数万年不等。但即使是最低的估计，如此小的种群的持续存在也超出了进化论的预期。据估计，魔鬼洞的纹眼鱼数量从未超过 500 条，但却在水下的黑暗中独自存在了至少一万年。小种群，如魔鬼洞的纹眼鱼，由于各种原因，灭绝的可能性更高。作为一个种群，它们的遗传多样性较低，这意味着它们适应环境变化或抵抗突发疾病爆发的能力较差。它们还严重依赖如此小的区域，以至于影响其家园的自然灾害——无论是洪水、干旱还是地震——只要运气稍差，就可能导致整个物种灭绝。在进化生物学中，科学家们已经模拟了这些小种群应该能够持续多长时间，而纹眼鱼已经打破了所有模型。事实上，如此顽强地生存了数万年，数量如此之少的鱼类，其概率之低已经超出了常理——本应是不可能的。而且，如果你问塔夫茨大学的 Michael Reed，他可能会说，这可能就是。在 2000 年代初到中期，关于已经灭绝的象牙喙啄木鸟——世界上最大的啄木鸟之一，被认为濒临灭绝——重新出现的报道开始流传。这在保护界是一件大事。这一重新发现甚至发表在《科学》杂志上。"有许多文章写道，即使是那些本不应该存在的小型隔离种群，它们也能存在——有例外！" Reed 解释说。但作为一个“鸟类专家”，Reed 不相信（尽管有重新发现的说法，但自 2008 年以来就再也没有出现过）。“魔鬼洞纹眼鱼几乎是唯一提到的例外。” 不断被指向的魔鬼洞纹眼鱼引起了 Reed 的兴趣。他决定仔细研究这个进化上的特例，并获得了自 1970 年代以来收集的纹眼鱼种群普查数据。Reed 运行了预测给定已知数量的自然波动，种群能持续多久，即“平均灭绝时间”的模型。那些模型不断告诉他一件事：纹眼鱼不应该存在数万年。但凭借他对鸟类的专业知识，Reed 想确保他没有错过鱼类专家永远不会忽略的细节。于是，他向一位老朋友 Craig Stockwell 求助，Stockwell 对其他纹眼鱼物种做过研究。Stockwell 建议，最好能用纹眼鱼本身来补充 Reed 的模型数据——具体来说，就是它们的基因。尽管魔鬼洞纹眼鱼的遗传数据有限，但确实存在。Stockwell 使用了一个趋同分析来估计魔鬼洞纹眼鱼与它最近的近亲分化了多久。Stockwell 解释说，趋同“基本上就是追溯一棵家谱”。从当前种群中发现的不同独特的基因序列（称为等位基因）开始，趋同理论通过数学步骤世代向前追溯，追踪突变差异，直到达到两个种群相遇的点——最近的共同祖先。遗传学得出的结论与模型一致——纹眼鱼的隔离时间比之前认为的要少了一个数量级。“稀有事件会发生。每天都有人中彩票。所以它可能是一个罕见事件，”Reed 解释说。“但我们恰好找到了幸存下来的鱼的几率非常小。”“更可能的情况是，纹眼鱼已经被隔离了数百年到数千年，而不是自更新世以来。” 遗传学和这些种群数量统计数据并不是纹眼鱼过于美好的故事中唯一的疑点。虽然魔鬼洞纹眼鱼的外观可能与其他当地物种截然不同，但形态本身并不一定意味着它们已经被隔离了很长时间。加州大学戴维斯分校的科学家们发现，他们可以通过改变它们饲养它们的环境来诱导一个近缘物种出现“魔鬼洞表型”。他们提高了水温，降低了食物供应，在短短一代人的时间里，这些纹眼鱼就开始模仿它们濒危的表亲，拥有更大的头部、更大的眼睛，并失去了腹鳍。对环境变量如此强烈的反应并不少见，研究结果表明，魔鬼洞的纹眼鱼可能在很短的时间内就形成了它们奇特的外观。
从一名潜水员的视角看魔鬼洞内部。图片由美国国家公园管理局提供。此外，对死亡谷地区水文地质学的最新调查表明，纹眼鱼种群因湖泊干涸而隔离的“恰如其分”的叙述不太可能是准确的，至少对于魔鬼洞来说是这样。据地质学家所知，魔鬼洞与其他发现纹眼鱼的绿洲之间从未有过像这样能进行如此殖民的水道连接。即使是地下连接也无法解释遗传学——如果魔鬼洞纹眼鱼是通过连接的萎缩而被隔离的，那么它们应该与魔鬼洞周围泉水中发现的纹眼鱼（温暖泉纹眼鱼，Cyprinodon nevadensis pectoralis）最接近，这些纹眼鱼将是最后被切断的。然而，魔鬼洞纹眼鱼与生活在更远地方的阿什梅多斯阿马戈萨纹眼鱼（Cyprinodon nevadensis mionectes）最为接近。此外，6000 年前，该地区的水位比今天低得多——而且它们在比 20 世纪 70 年代最干旱时期长得多的时间内都保持在较低水平，而我们知道即使在我们保护下，那几乎也导致了纹眼鱼的灭绝。即使如此长时间的栖息地缺乏，纹眼鱼似乎也不太可能存活下来。所有证据似乎都指向魔鬼洞的纹眼鱼是在过去几百年到几千年内被引入的。但如果纹眼鱼不是通过水道旅行的，这些鱼是怎么来到沙漠里的洞里的？一些科学家认为，可能和湖鳟鱼出现在黄石公园的水域，或者印度太平洋狮子鱼进入大西洋的方式一样：我们。“如今人类会经常移动鱼类，”Stockwell 说。从历史上看，该地区的印第安人以纹眼鱼为食物来源而闻名。不难想象，游牧民族有意或无意地将纹眼鱼引入魔鬼洞，因为它是广阔沙漠中少数几个能获取水源的地方之一。鱼卵或幼鱼可能无意中被装在水容器中运输，或者人们可能有意引入纹眼鱼，希望在几乎贫瘠的土地上创造更多的食物。无论它们是如何来到这里的，有几件事正在变得清晰——魔鬼洞纹眼鱼在这里停留的时间远没有我们想象的那么长，而且它们在未来的生存时间可能也没有我们希望的那么长。但这并没有阻止科学家们试图拯救它们。最近，内华达州建造了一个耗资 450 万美元的设施，试图将魔鬼洞纹眼鱼从灭绝的边缘捕获并繁育。上个月发表在《PeerJ》上的一篇论文专门研究了在不破坏已经低迷的种群的情况下，可以从项目中移除多少鱼。虽然 Reed 和 Stockwell 的研究结果在如何拯救魔鬼洞纹眼鱼方面没有提供太多信息，但它们表明，许多物种，包括纹眼鱼，可能比我们以前认为的更加脆弱。之前相信的说法——这个数量仅有几百条的小种群，已经存活了数万年——意味着即使是微小、小群的动物也能生存。纹眼鱼被誉为动物比我们所认为的更有韧性的证据，这不仅塑造了我们对这些动物进化历史的看法，也塑造了我们未来如何对待濒危物种的保护和保护。但是，Reed 说，“魔鬼洞纹眼鱼不是无可辩驳的反例。”“像魔鬼洞纹眼鱼这样的例子可能会给人带来虚假的希望，”Stockwell 解释说。这种虚假的希望可能导致糟糕的管理策略，保护的个体太少。“小种群易于灭绝，”他补充道。绝对。“我们关于小种群无法持续存在的经验法则是一个好的经验法则，”Reed 说。这些新的研究结果将魔鬼洞纹眼鱼从我们曾经赋予它的进化地位上拉了下来。但就 Stockwell 和 Reed 而言，这并没有改变这些孤立的小鱼的重要性。“无论这些研究结果如何，保护魔鬼洞纹眼鱼都是一项有价值的事业，”Stockwell 说。“他引用了研究魔鬼洞纹眼鱼对许多领域的影响。“这条鱼贡献了太多了。”“我们的发现增加了魔鬼洞纹眼鱼价值的丰富性。” 不仅仅是为了这些鱼能够进行的丰富的科学研究。这关乎纹眼鱼所代表的一切。这个微小、孤立的纹眼鱼种群是通往过去的窗口，是瞥见死亡谷曾经繁荣景象的方式。“它们不仅是科学家的标志，它们提醒我们这个地区曾经是什么样子，”Stockwell 说。“它们是历史的遗产。” 纹眼鱼是否存活了数万年并不重要。它们已经存活了足够长的时间，对我们的物种产生了影响——足够长的时间，使其真正值得拯救。引用
Reed J.M. & C. A. Stockwell (2014). Evaluating an icon of population persistence: the Devil's Hole pupfish, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 281 (1794) 20141648-20141648. DOI: http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2014.1648
