蒼蠅成為科學家新寵，靠吃糞便和腐肉變成天然採樣工具

天下 09-06

儘管大多數人對蒼蠅深惡痛疾，科學家們卻將蒼蠅變成「環境勘測無人機」。通過吃糞便和腐肉，蒼蠅已經成為一種天然的採樣工具，幫助科學家了解某一地區動物的排便與死亡情況。

供圖：卡塔·舒爾茨（Katja Schulz）通過Flickr網站獲得

來源 | AIP Inside Science

作者 | Nala Rogers

為了從野生動物那裡獲取基因樣本，研究人員有時需要艱苦地尋找其糞便和腐肉。但現在，他們可以利用一個裝滿腐肉的會飛的「容器」，直接將樣本送到他們身邊。

「我們把蒼蠅稱作我們的『環境勘測無人機』」，印第安納大學-普渡大學印第安納波利斯聯合分校的分子生物學家克里斯汀·皮卡德(Christine Picard)說道，她正在開發這種新型研究方法。「讓它們在外面自由生活，對環境進行取樣，然後再叫它們回來。」

蒼蠅的幼蟲，蛆，通常會在動物的屍體里開始自己的生命。它們會花幾天時間在屍肉中狼吞虎咽，然後蠕動著去化蛹，變成成蟲。蒼蠅成蟲會則利用氣味再次找到腐肉或糞便，然後開吃。不過，雌性蒼蠅只會在屍體上產卵，從而開始下一輪的生命循環。

圖註：某種蒼蠅的蛆。

皮卡德和她的研究生查麗蒂·奧因斯（Charity Owings）最開始是專門研究蒼蠅的，但她們很快就意識到，蒼蠅內臟中的內容其實是包含著周圍世界數據的金礦。為了探索這些數據的潛力，她們用3年的時間在印第安納波利斯的5個公園裡收集了數千隻蒼蠅，還花了幾天時間在黃石國家公園和大煙山國家公園收集蒼蠅。

在合作者們的幫助下，她們從蒼蠅的最後一餐中鑒定出了DNA，並篩選了幾種可以在糞便中發現的化學物質。如果在蒼蠅體內檢測出了這些的化學物質，就說明其最後一餐來自於糞便；如果沒能檢測出它們，就說明蒼蠅生前可能在吃腐肉。

首先出來的一個有趣結果就是蒼蠅腸道中的人類DNA數量。在印第安納波利斯，被分析的蒼蠅中有34%生前吃下了人類排泄物或身體組織。在黃石公園，這個數字是14%，而在大煙山脈，這個數字則是53%。

皮卡德認為，這些人類的DNA應該來自於糞便，而不是屍體，儘管有些樣本中並沒有檢測到糞便化學物質。由於研究人員還沒有確定這些化學物質能在蒼蠅體內存在多長時間，所以，如果糞便中的化學物質比DNA分解得更快，那麼它們較早吃下的糞便大餐就很難與腐肉區分開來。皮卡德認為，這些蒼蠅很可能是在廁所里發現了大量的人類糞便。

除了人類的糞便外，蒼蠅還一直在吃著那些你希望消滅的東西：城市裡有很多狗屎，還有像郊狼和浣熊這樣的野生動物留下的糞便和屍體。

圖註：在美國，郊狼會像狗一樣，在城市中留下糞便。

一隻來自印第安納波利斯的蒼蠅竟然一直在吃老虎的糞便，這讓研究人員們非常震驚，直到他們發現兩英里外有個動物園。另一個令人驚訝的發現則與大煙山脈的豚鼠有關。皮卡德稱，這項研究表明美國沒有野生豚鼠種群，儘管有時人們會把寵物豚鼠扔在森林裡，以為它們能活下來。(它們似乎真的做不到。)

對於一整片區域中哺乳動物的生存狀況，這些對蒼蠅的分析似乎直接給出了一個令人印象深刻的完整圖景。印第安納州有21種野生哺乳動物，這項研究已經在其最大的城市中發現了超過一半的野生哺乳動物物種。另外，她們在黃石公園也找到了13種哺乳動物，儘管她們只在那裡呆了三天，並且只分析了在那裡收集到蒼蠅的30%。

圖註：黃石國家公園風光，科研人員利用蒼蠅已經在此檢測出了13種哺乳動物。

研究人員還致力於分析蒼蠅自身組織中的穩定同位素，這將給出它們在成長中所吃屍體類型的線索。皮卡德在8月7日於新奧爾良舉行的美國生態協會會議上發表了這項研究。

「我認為，在評估自然環境中的生物多樣性時，這是一種方便而新穎的方法，」密歇根大學安娜堡分校的生態學家張鳳勛(Feng-Hsun Chang，音譯)說道，他參加了皮卡德的演講。

但是，張鳳勛指出，在生態學家真正地將這種方法投入使用前，還需要更多地了解蒼蠅對食物的偏好。例如，如果蒼蠅偏愛狐狸的屍體，那麼研究人員必須考慮到這種偏好，以免高估該區域的死狐狸數量。

在目前的發現中，可能已經暴露出一個明顯的偏差：從蒼蠅腸道中檢測到的所有基因都來自於哺乳動物。皮卡德對此表示非常驚訝，因為眾所周知，蒼蠅也會以鳥類和魚類的屍體為食。

圖註：雖然蒼蠅會以死魚或死鳥為食，但目前科研人員還沒有在它們的腸道里找到相應的DNA。

「任何抽樣方法都會有偏差」，德國法蘭克福森肯伯格生物多樣性和氣候研究中心的生態學家彼得·曼寧（Peter Manning）說道，他也參加了皮卡德的演講。「這關係到我們如何理解並糾正這些偏差。」

皮卡德說，如果研究中的偏差可以確定下來，那麼利用蒼蠅的調查方法可以提供幾個明顯優勢。人類直接找到野生動物需要花費很大力氣，特別是那些喜歡藏起來的物種，但腐爛的屍體一般都無法逃過蒼蠅的嗅覺。此外，蒼蠅可以對廣闊的生態系統的提供一張「快照」。曼寧也表示，由於研究生態系統的工作量巨大，無法同時統計並計算所有的數據，所以現有的方法通常只能集中在對特定物種的研究上。即使現在已經有相機陷阱——在動物出現時會自動觸發拍照，研究人員也必須對某一生物的可能行動路徑進行評估，然後花費大量時間來架設照相機。