當年的小龍蝦從哪來?爲什麼說它們是入侵生物?

當年的小龍蝦從哪來?為什麼說它們是入侵生物?

1995年,德國癌症研究中心的分子生物學家Frank Lyko聽說德國某寵物水族館內出現了一隻長相奇特的淡水螯蝦:體型比一般寵物螯蝦大,身上分佈著大理石樣紋路。

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(大理石紋螯蝦)

因為當時Lyko沒有找到這種大理石紋螯蝦的文獻記載,單憑外觀Lyko認為它跟一種廣泛分佈於美國佛州的原螯蝦屬“龍紋螯蝦”(Procambarus fallax,P. fallax)較為接近。

廣受中國人民歡迎的“麻辣小龍蝦”屬於克氏原螯蝦(Procambarus clarkii,P. clarkii),體長5-12釐米,甲面暗紅至黑色,雌雄異體,具有較顯著的第二性徵。P. clarkii的原產地也是美國,傳到中國後,因其味道鮮美、適應性和繁殖能力強、生長速度快等優點成功擊敗了我國本土小龍蝦,迅速被端上餐桌。

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(中國小龍蝦美食)

中國科學院動物研究所表示,由於小龍蝦有在水面下打洞的習性,所以對湖泊、水庫和江河堤壩安全容易造成威脅,所幸由於有天敵(人類),我國小龍蝦的數量還在可控範圍。

德國的那隻 “大理石紋螯蝦”運氣明顯更好,物以稀為貴地在歐洲水族圈火了一把,好奇的歐洲人民把它們養在自己家裡,沒過多久,小龍蝦們產卵了,很快從一隻變為幾百只。人們覺得事情有點蹊蹺:所有大理石紋螯蝦都是雌性,明明只買了一隻小龍蝦,怎麼憑空多出來這麼多小龍蝦?家裡養不下了,有些群眾開始“放生”。

從歐洲出發,“放虎歸山”的大理石紋螯蝦開創了它們打遍天下螯蝦無敵手的囂張入侵史。德國和意大利等歐洲國家就不說了,它們還遠渡重洋來到日本和馬達加斯加,所向披靡,順利獲得“沒一個能打的”榮譽稱號。各國紛紛發佈預警,歐盟和美國等地區因大理石小龍蝦對本土淡水生態系統影響極壞,已頒佈禁令,嚴防死守禁止大理石紋小龍蝦入境。

“該物種現已深入馬達加斯加腹地,並有可能排擠本土的七種小龍蝦物種,”Lyko說。“如果它們繼續以這樣的速度爆炸,不久就會超越本土物種。”

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2003年,《Nature》首次公佈大理石紋小龍蝦的科學描述:這種成年後體長3-10釐米的螯蝦的所有個體都為雌性,可通過孤雌生殖,即通過未受精的卵,直接發育成攜帶全套母體基因組的後代。

孤雌生殖是一種普遍存在於原始物種的生殖現象,例如黃瓜不經傳粉受精就能結果、蜜蜂的未受精卵可以發育成雄蜂。

基於線粒體基因Cox1和12S核糖體RNA編碼基因的部分序列比對,大理石紋螯蝦屬於美洲蝲蛄科(American Cambaridae),與P. fallax親緣關係最近(只有2.2%的鹼基位置不同)。正常螯蝦只有2倍染色體,但是大理石紋螯蝦卻攜帶3倍染色體。

Lyko和他的團隊測序了一株來自實驗室的大理石紋螯蝦(Petshop)個體,他們驚喜地發現,Petshop基因組的許多位點都有兩種不同基因型,其中兩條染色體序列幾乎完全相同,但第三條卻明顯不同,兩條染色體與P. fallax親緣相近。

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第一隻大理石紋螯蝦如何獲得了孤雌生殖能力一直是個謎,有性生殖基因丟失或突變可能是物種變遷形成的基礎,Lyko說。他認為,當環境溫度突然發生變化,P. fallax的一個精子或卵子恰巧被複制後,再被生活在同一個水族箱內的其他P. fallax品種的配子受精,胚胎意外地活了下來,新物種P. virginalis由此誕生。

柏林洪堡大學的動物學家Gerhard Scholtz 說:“如果同一個水族箱裡能存在兩種P. fallax,說明這些物種在野外也能發生融合。我們在野外沒發現天然的‘大理石紋螯蝦’,不代表它們不存在。”

為了更好地瞭解該物種的傳播,Lyko團隊又測序了四隻P. virginalis,包括從水族缸到殖民德國大小湖泊的,也包括從馬達加斯加市場上買回來的。研究小組在島上捕獲了49只,對它們進行了更有限的DNA測序。測序結果顯示P. virginalis的遺傳多樣性嚴重匱乏,事實上,所有P. virginalis似乎都起源於一隻雌性。

P. virginalis在馬達加斯加的流行起源於2007年,據英國威爾士班戈大學環境保護科學家Julia Jones說,她在2009年的時候曾親眼看到一個人拎著裝滿小龍蝦的塑料袋,正準備把它們扔進稻田以創造一個可持續的餐桌食物來源。對一個貧困水平很高的國家來說,大理石小龍蝦是一種受歡迎的廉價蛋白質來源。相關組織正在倡導當地人民,不要輕易把這些物種釋放到田間,以阻止生態系統的進一步破壞。

短短20多年,從水族箱裡意外出生,到遍佈陸地三大洲,P. virginalis終於在NCBI(National Center for Biotechnology Information) BioProject攻下一席之位,不可不謂是兩個世紀以來最彪悍的“蝦生”。

編者按:入侵生物由原棲息地經自然或人為途徑侵入另一環境,不適當引種極易對新環境的生物多樣性、農林牧漁生產以及人類健康造成經濟損失或生態災難。為了保護我們的生存空間,全國上下應嚴防死守、齊心抵制入侵生物。

當年的小龍蝦從哪來?為什麼說它們是入侵生物?

原文檢索:Clonal genome evolution and rapid invasive spread of the marbled crayfish


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