天天看點

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

歐洲出現一種能夠“自我複制”的小龍蝦,繁殖力超強,吃貨表示已經按耐不住?

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

愚蠢的人類制造出了一種能自我克隆、繁殖極快的惡魔生物,然而一個大意,這種生物就逃逸到自然界裡,逮誰滅誰,血雨腥風——這種情節曾是科幻恐怖片的最愛,然而科學家們發現,這事早在二十幾年前就已經成真了。

主角就是這隻看上去平凡無奇的大理石紋螯蝦。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

一隻成年的大理石紋螯蝦,圖中黑線代表現實裡的1厘米長度。圖檔來源:natureecoevocommunity.nature.com

1990年代中,德國寵物圈裡出現了一種新螯蝦,品種不明,起源地不明。飼主們一般根據殼紋叫它“大理石紋螯蝦”(marmorkrebs),也有人管它叫“美國德州螯蝦”,還有些比較認真的飼主則會寫信給水産研究者,詢問這種蝦的學名。去信裡往往會提到一件事,這種蝦即使一個蝦孤零零地養在缸裡,也會産卵,卵也能孵出後代。

研究界就是這樣注意到這種蝦的。

德國柏林洪堡大學的動物學家格哈德·舒爾茨(gerhard scholtz)試着單獨養了一隻大理石紋螯蝦,她沒有配偶,沒有藏着此前交配遺留下來的精囊,但她不斷産卵,孵出後代。舒爾茨檢查發現,這些後代全部是雌性。這是已知的第一種能孤雌生殖的螯蝦!舒爾茨測了這種螯蝦的線粒體基因,發現和原産美國的龍紋螯蝦(procambarus fallax)非常接近,可能是其近親。2003年,舒爾茨在《自然》上發表論文首次報告了這種螯蝦。在論文的最後一段,舒爾茨寫道“這種螯蝦……可能對歐洲淡水生态系統造成威脅,哪怕隻放一隻到野外,就能建立起一個足以勝過本地螯蝦的種群。”

舒爾茨這篇論文,是大理石紋螯蝦研究的開端。科學家們很快注意到這種“神秘的孤雌生殖蝲蛄科螯蝦”,這一研究不得了,他們發現,如果要用一個詞形容大理石紋螯蝦,那就是——強到逆天。

首先,大理石紋螯蝦長得快,長得大。實驗室裡同樣條件下飼養250天,大理石紋螯蝦比龍紋螯蝦長出一倍。長就意味着重,重就意味着戰鬥力和搶食力都強。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

左上f圖,體長8.4厘米的大理石紋螯蝦左鉗。右上g圖,體長4.7厘米的雌性龍紋螯蝦左鉗。雖然是親戚又長得那麼像,但一看就知道誰比較能打。圖檔來源:參考資料[1]

其次,大理石紋螯蝦生得多,每次産的卵平均是龍紋螯蝦的6倍,性成熟的速度還不比龍紋螯蝦慢。養上一年,一隻大理石紋螯蝦基本上就會變成幾百隻。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

大理石紋螯蝦(紅線所示)和雌性龍紋螯蝦(藍線所示)對比。大理石紋螯蝦體長平均在35毫米,實驗室裡甚至發現了長到了103毫米的個體(左上圖)。雌性龍紋螯蝦則平均僅有18毫米。産卵,大理石紋螯蝦每次平均能産300顆卵。雌性龍紋螯蝦平均僅50顆卵。圖檔來源:參考資料[1]

此外,這貨還特别能适應環境。它能适應很大範圍内的溫度、鹽度、酸堿度,30℃以上的溫暖水域裡活蹦亂跳,冰面下的水流中也能安之若素。它們能安家于湖泊、稻田或沼澤,既吃素也吃葷,水藻腐葉、蝸牛魚卵、小蟲小魚,都在它的狩獵範圍内,實在餓了,就連木頭也吃,反正有消化纖維素的酶。

最後,大理石紋螯蝦是美國起源,天生自帶“螯蝦瘟疫”真菌(龍蝦瘟疫真菌,aphanomyces astaci,歐洲的鳌蝦感染之後幾個星期就會死去)。這種真菌美國小龍蝦倒是比較适應,可歐洲小龍蝦不适應啊。一百多年前從美洲傳到歐洲,差點滅了歐洲的本土小龍蝦。歐洲花了好些力氣才滅了這病,歐洲小龍蝦也才喘口氣——得,這貨又帶着傳染源來了。

總而言之,在野外,大理石紋螯蝦絕對立于螯蝦界鄙視鍊上層。

事實也證明,大理石紋螯蝦的确能打,短短幾年就擴散到了歐亞非三大洲的野外。如今,歐洲的德國、捷克、荷蘭、瑞典、烏克蘭、意大利、匈牙利、克羅地亞,非洲的馬拉加西,亞洲的日本北海道,都發現了這種螯蝦的蹤迹。如果考慮寵物市場,形勢就更嚴峻了。美國和中國都不乏養着大理石紋螯蝦的寵物主,意味着大理石螯蝦距離這些地方的野外,也就一次放生之遙。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

已知大理石紋螯蝦在野外的擴散範圍。圖檔來源:marmorkrebs.org

研究了好幾年,其實一直都還沒給大理石紋螯蝦定種。

螯蝦定種的常用依據之一,是雄性生殖肢的形态特征,可這新螯蝦全是雌性!這就增加了通過形态定種的難度。要說測序吧,這貨基因組還挺大。以前基因測序成本高,整個測下來實在測不起。

科學家本來是把這貨定為龍紋螯蝦裡的孤雌生殖特型,不過後來把這貨跟公龍紋螯蝦放一起,發現二者能交配,最長的據說交配了一個多小時,可惜幹打雷不下雨,再怎麼交配,生出來的後代還是100%純的大理石紋螯蝦,說明大理石紋螯蝦跟龍紋螯蝦無法産生任何後代——這都“生殖隔離”了,幹脆作為獨立種吧。有人就建議把大理石紋螯蝦命名為“處女螯蝦”(procambarus virginalis),畢竟人家孤雌生殖不用浪費時間談戀愛,一隻蝦就能創造出一整個個大又能打的螯蝦軍團,完全是螯蝦界的聖母瑪利亞加聖女貞德。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

公龍紋鳌蝦(上)和大理石紋鳌蝦(下)交配,抱得挺緊,時間也不短,然而……圖檔來源:參考文獻[1]

定了名字後又過了幾年,直到最近這篇新論文,德國遺傳學家弗蘭克·呂科(frank lyko)團隊花5年時間給大理石紋螯蝦徹底測了序,總算弄明白了這貨的來龍去脈。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

研究者正在檢查高性能計算機,用于裝配小龍蝦基因組。圖檔來源:sina tönges

首先,這貨是龍紋螯蝦的三倍體, aa'b基因型。三組染色體裡有2組(a與a')幾乎完全一樣,另一組(b)則有大量基因差異。

其次,這貨出現的時間不長于30年。即使是自我複制,時間長了也多少會出現基因突變。然而,大理石紋螯蝦不同個體的基因組實在太接近了,這意味着這個物種出現的時間太短,以至于來不及産生多少堿基突變。呂科他們給11隻大理石紋螯蝦做了測序,其中2隻來自德國不同城市的野外,4隻來自德國各地的寵物市場,4隻來自馬拉加西各地野外,1隻來自馬拉加西的一個市場。然而這些天南海北的螯蝦裡,任何兩隻的基因組差異最多也就4個非同義單核苷酸!大理石紋螯蝦一共276條染色體,基因組有3.5 gb,比人類基因組還大7%。這麼大的基因組,11隻個體測下來,一共也就發現了416個單核苷酸差異,算是變異極少了。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

科學家在抓大理石紋螯蝦。圖檔來源:ranja andriantsoa

最後,呂科團隊還發現,從基因變化來看,馬拉加西的種群應該來自德國。德國才是更早的發源地。再結合兩條資訊,大理石紋螯蝦最早出現在德國,美國沒找到這種螯蝦的野生種群,研究者拼出了這樣一個故事——

二十幾年前,兩隻不同産地的美國龍紋螯蝦a與b在德國某個寵物店的水族箱裡相遇,産下了愛情結晶。 a的不知是卵細胞還是精細胞出錯,不慎多保留了一組染色體,于是ab結合後就誕生了一隻aa'b三倍體螯蝦。産地不同導緻a與b的基因差異較大,于是這隻三倍體螯蝦生來自帶雜種優勢,個大能生,适應各種環境,還具備了孤雌繁殖功能。于是這隻三倍體螯蝦在這個水族箱裡一隻變成幾百隻,再到很多個水族箱裡一隻變成幾百隻,然後被人類随手一丢,進軍野外繼續一隻變成幾百隻……短短二十幾年,歐亞非的溪河湖泊裡,處處都是當年那隻蝦的“克隆蝦”。這種蝦在德國已經多到什麼地步?呂科跟兩個同僚一起去附近的湖裡收集螯蝦樣本, 3個人在一小時内徒手抓了150隻……

一般來說,自我複制是一種短期特别有效、但長期不那麼看好的演化政策。優點在于省下了談情說愛有性生殖浪費的能量,缺點一是缺少基因多樣性,容易被疾病或寄生蟲一掃而空;二是有害突變可能會不斷累積,直緻積重難返,所謂“穆勒棘輪效應(muller's ratchet)”。不過,曆史上也有一些自我複制的物種一直繁榮興旺,比如被稱為“演化醜聞”的蛭形輪蟲,就這麼孤雌生殖自我複制了幾百萬年。大理石紋螯蝦到底是會長盛不衰還是昙花一現?隻能拭目以待。

每種入侵生物,必有人問能好怎。不少吃貨摩拳擦掌——盡管放馬過來,我能大吃一斤!

大理石紋螯蝦能吃,但算不上好吃。而且這種動物是請神容易送神難,一旦入侵,絕對不是好事。

前面說到,大理石紋螯蝦個子大,不過,這是和龍紋螯蝦對比出的結果。如果和我們常吃的小龍蝦即克氏原螯蝦相比,那麼克氏原螯蝦體長一般在5.5-12厘米左右,比大理石紋螯蝦還要大那麼一點。也就是說,這種變異螯蝦的肉,還沒有普通小龍蝦多。

“自我複制”的變異小龍蝦席卷全球,一年能從一隻變幾百隻醒醒吧,明明禍到臨頭了!能打又能生的怪胎螯蝦隻是“歐洲”淡水生态系統?太小看蝦啦!這貨是個啥,哪來的?變異螯蝦能吃,但不好吃

馬拉加西市場上有售賣供人食用的大理石紋小龍蝦熟食。圖檔來源:ranja andriantsoa

現在大理石紋螯蝦在馬拉加西已經泛濫成災,當地的窮人有時會吃這種螯蝦,作為一種廉價蛋白質。然而,這種螯蝦依然被列為“低經濟價值”。而且這種螯蝦會吃小魚,導緻魚類數量下降;在稻田裡,它們會啃食水稻,導緻稻谷産量下降。馬拉加西當地就發現,這種螯蝦導緻了稻谷歉收,漁獲減少,總體來說,得不償失。

更不必說這種螯蝦入侵造成的物種多樣性下降。在馬拉加西,從2007~2017年,十年裡大理石螯蝦的栖息地範圍增加了100倍,從1000平方千米變成10萬平方千米,現在“蝦口”數以百萬計,已經威脅到七種馬拉加西的本土野生螯蝦。

馬拉加西的“吃貨”,沒能阻擋大理石紋螯蝦擴張的腳步。

到底應該怎麼對待大理石紋螯蝦呢?

歐盟和美國的密蘇裡州與田納西州已經把大理石紋螯蝦列入“禁品”。在歐盟,禁止出售、飼養、擴散或放生大理石紋螯蝦。盡管中國還沒有這樣的禁令,但如果你養着大理石紋螯蝦,千萬不要把它放生,不要露天飼養因為它可以通過陸路逃走,不要把這種螯蝦當成釣魚用活餌。

這種變異螯蝦最理想的歸宿,不是野外,不是餐桌,應該是實驗室。

它好飼養,長得快,生得多,自己一隻就能生出千軍萬馬,基因型還完全一緻,簡直是理想的模式生物,可以用于研究所學生态、生理、發育、遺傳、表觀遺傳……另外,這種動物能複制自身,能大量增殖,能迅速擴散,完全是癌細胞翻版。事實上,已經有科學家考慮用這種螯蝦來模拟癌症,以研究抗癌政策。也許有一天,“惡魔螯蝦”帶給我們的知識,會拯救無數人類的生命。(編輯:明天)

作者:遊識猷

繼續閱讀