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變異小龍蝦學會自我克隆,災害大到中國食客都拯救不了!

試想一個電影情節:一種通過無性繁殖的突變生物,悄悄入侵全球的生態系統,並且在短短二十年內,迅速傳播遍及歐洲和非洲,給生態系統造成了嚴重的破壞。

想想是不是有點恐怖?更可怕的是,這樣的事情並不是電影劇情,它就真實的發生在現實世界當中。

而故事的主角就是大理石紋小龍蝦

The marbled crayfish is the only decapod crustacean that reproduces asexually, with the all-female species making clones of itself from eggs unfertilized by sperm.

這種小龍蝦是甲殼綱十足目中唯一能夠無性繁殖的,它們均來自於無受精卵子的克隆,因此這個種群只有雌性。

新物種的誕生

大約在25年前,這個物種根本不存在。一隻小龍蝦中的一個劇烈基因突變在一瞬間產生了大理石紋小龍蝦這個嶄新的物種。

發生突變之後,這種生物獲得了克隆自己的能力,迅速發展壯大,現在它的勢力範圍已經遍布歐洲大陸,並向其它大陸擴張。

They eat anything—rotten leaves, snails or fish broods, small fish, small insects,This crayfish is a serious pest." says Frank Lyko, a molecular geneticist at the German Cancer Research Center in Heidelberg.

海德堡德國癌症研究中心的分子遺傳學家弗蘭克·萊科(Frank Lyko)說:「它們吃任何腐爛的葉子,蝸牛或魚類,小魚,小昆蟲。這種小龍蝦是一種嚴重的害蟲」

它們在2007年到達馬達加斯加,現在已達數百萬隻,嚴重威脅到本土小龍蝦的生存。

上世紀90年代後期,這種小龍蝦作為寵物,在德國的水族愛好者中頗受歡迎。最先發現這個生物的也是一名水族愛好者,他告訴Lyko博士,自己在1995年買到了「德克薩斯小龍蝦」。據他描述,這種小龍蝦個頭巨大,產卵量驚人,一隻小龍蝦一次可以產數百個卵。

不久之後,小龍蝦被轉送他人。沒過多長時間,在德國和其他地方的寵物商店裡都出現了名為「大理石紋小龍蝦」的神奇物種。

它們越來越受歡迎,它們的主人卻越來越困惑,這些小龍蝦都是雌性,而且都是未經交配直接產卵,還能直接孵化出後代——它們居然孤雌生殖了。

基因如何突變的?

在2003年,科學家們確認大理石紋小龍蝦可以自我克隆。他們對大理石紋小龍蝦的一部分DNA進行了測序,發現它們和原產於北美洲和中美洲的原螯蝦屬(Procambarus)有驚人的相似性。

科學家本來是把這貨定為龍紋螯蝦里的孤雌生殖特型,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,可惜乾打雷不下雨,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產生任何後代——這都「生殖隔離」了,乾脆作為獨立種吧。

Lyko and his colleagues sequenced genomes of about a dozen marbled crayfish from different parts of the world and performed less detailed genetic analyses of two dozen more from across Madagascar.

Lyko和他的同事們對來自世界不同地區的大約12隻小龍蝦進行了基因組測序,並對來自馬達加斯加的20多隻小龍蝦進行了更詳細的基因分析。

他們用了5年的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。

首先,這貨是龍紋螯蝦的三倍體, AA"B基因型。三組染色體里有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於30年。即使是自我複製,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,這意味著這個物種出現的時間太短,以至於來不及產生多少基因突變。

Lyko的小組認為大理石紋小龍蝦可能是由來自世界不同地區的兩個小螯蝦交配產生的。而且其中一隻蝦的配子異常保留了染色體的兩個拷貝,而不是通常的一個。除此之外,因長期的種群隔離,兩個小鰲蝦的交配也增加了它們下一代遺傳變異的可能。

吃貨解決物種入侵?太天真

每種入侵生物,必有人問怎麼做好吃。不少吃貨摩拳擦掌——儘管放馬過來,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。

在大理石紋螯蝦泛濫成災的馬達加斯加,當地窮人有時會把這種螯蝦當作一種廉價蛋白質去吃。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,導致魚類數量下降,造得極大的經濟損失,得不償失。

馬達加斯加販賣大理石小龍蝦

所以說,想憑藉國內吃貨去征服大理石小龍蝦,只能當作一句玩笑罷了。

積極的科學研究價值

感謝這個年輕的物種,它可以揭示動物王國的一個巨大的秘密:為什麼這麼多的動物都是有性生殖的呢?

要知道,動物界能進行孤雌生殖的動物不到萬分之一。而許多研究表明,這樣的物種非常罕見,是因為它們存活的時間不會很長。

孤雌生殖,又稱單性生殖,是動物或植物的卵子,不經過受精過程,而單獨發育成後代的生殖方式。大部分蚜蟲是通過孤雌生殖產生的。

單性生殖有很多明顯的優勢,比如沒有多餘的中間步驟,能夠迅速繁殖。Tucker博士說:「單性生殖是一個非常棒的短期策略。」

然而從長遠來看,父母雙全還是有好處的。例如,有性生殖的動物在抗擊疾病方面就具有更強的能力。如果一個病原體演變出一種攻擊單性生殖動物的方法,那麼整個物種都會遭殃。而有性生殖的動物將它們的基因變成新的組合,增加了它們發展防禦能力的可能性。

大理石紋小龍蝦為科學家們提供了一個從頭觀看這個過程的機會。在最初的幾十年里,它的表現非常好,但它終究無法逃脫悲劇的命運。

「也許它們能活10萬年。」Lyko博士推測,「對我個人而言,這將是一段漫長的時間,但在整個進化過程中,它只是曇花一現。」

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