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野生蠑螈走向滅絕

4月
06
2018

2018年4月06日17時 今日科學 科學網

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蠑螈正從自然棲息地消失。圖片來源:Brett Gundlock

上世紀90年代,當Luis Zambrano剛剛成為生物學家時,他心中想像的是自己在遠離人類現代文明的墨西哥尤卡坦半島的某個隱秘角落尋找著新物種。但是在2003年,他發現自己卻在墨西哥城霍奇米爾科區被污染的運河數著兩棲動物的數量。

這個工作也有它的好處:Zambrano在離家很近的地方研究著墨西哥鈍口螈——這是一種墨西哥標誌性的甚至全球最知名的蠑螈目動物。但一開始,Zambrano就想讓這工作趕快結束。

Zambrano說:「讓我告訴你,從最開始我就討厭這個項目。我什麼都抓不到。」

消失不見

好在過了一段時間,Zambrano確實抓到了一些墨西哥鈍口螈。但他的發現令其大吃一驚,並改變了他的整個職業生涯。1998年,第一個較完整記錄墨西哥鈍口螈數量的研究預計,霍奇米爾科大約每平方公里內有6000隻。現在已經成為墨西哥國立自治大學教授的Zambrano發現在2000年墨西哥鈍口螈的數量已經下降到了每平方公里1000隻,而2008年只有大約100隻。到了今天,因為環境污染和入侵的捕食者,每平方公里內的數量已經不到35隻。

在這種蠑螈僅有的天然棲息地墨西哥運河中,它們已經處在滅絕的邊緣。雖然野外僅有幾百隻,但在世界各地人們的家中和研究所中其實還生活著成千上萬隻墨西哥鈍口螈,你甚至能在日本餐館的菜單上見到人工養殖的墨西哥鈍口螈。

招聘Zambrano參與該項目的英國肯特大學生物學家Richard Griffths說:「墨西哥鈍口螈已經完全成為了一個生物保護的悖論。雖然它在寵物商店和研究所隨處可見,但在野外已經瀕臨滅絕。」

這也給生物學家帶來了很大的難題。因為其令人驚奇的恢復斷肢的能力,墨西哥鈍口螈已經成為組織修復和發展以及癌症等多個研究領域必不可少的實驗模型。但經過多年的近親繁殖,人工繁殖的墨西哥鈍口螈對疾病的抵抗力較差。隨著野生墨西哥鈍口螈數量的減少而逐漸失去的基因多樣性意味著,科學家將失去研究透徹這一生物的機會。

在科學家繼續研究著人工繁殖的墨西哥鈍口螈的同時,Zambrano等人正在盡最大力量保護野生的墨西哥鈍口螈。他們正在繁殖並放生墨西哥鈍口螈到被監控的水塘和運河中,並觀察它們在霍奇米爾科野外的生存狀況,希望能恢復一點自然的基因多樣性。鑒於這一物種頑強的生命力,即便成功的難度非常大,但如果能獲得墨西哥政府支持的話,也並非不能拯救它們。

「這種巨大項目是有可能成功的,我在很多國家都見到過這種情況。既然他們可以,我們為什麼不行?」Zambrano說。

從未長大

相比於同一地區的其他蠑螈目動物,墨西哥鈍口螈進化的相對較晚。它們生活在墨西哥中部山區的德斯科科湖湖岸附近。它們具有幼態持續的特徵,也就是說它們的成年形態保留了一些類似物種幼年時期才有的特徵。儘管其他蠑螈目動物會轉變為陸地生物,墨西哥鈍口螈會保留其柔軟的鰓,並在水中度過一生,就像它們從未長大一樣。

無法長大這一特性讓墨西哥鈍口螈吸引了歐洲科學家的關注。

從墨西哥回來的人們將這一物種也帶了回來並開始培育,結果發現它十分適合用來研究:它們在實驗室環境下就能繁殖且生命力頑強容易照料。墨西哥鈍口螈的細胞很大,使得調查、培養得以簡化。

除此之外,不同於人類以及大部分動物,墨西哥鈍口螈的相連細胞的顏色也有很大差別。這可以幫助研究者確定胚胎中的哪些組織發展成了哪些器官。但同時它的基因組非常龐大,大約是人類的10倍,使得在某些方面的研究變得很有挑戰性。

加州大學歐文分校發育生物學家David Gardiner指出:「墨西哥鈍口螈的再生能力使它成為了一個非常棒的生物學模型。」

20世紀早期,墨西哥鈍口螈成為了研究脊椎動物動物器官發育及功能的核心。例如,墨西哥鈍口螈能幫助科學家弄清脊柱裂的成因,它們在發現甲狀腺激素方面也發揮了重大的作用。

但是,墨西哥鈍口螈在科學領域最引人注目的貢獻在於再生醫學。它們的四肢、尾巴、器官、部分眼睛甚至是大腦的一部分都可以再生。許多科學家都假設這是因為其持續的幼年狀態,它們仍然保留著胚胎階段的一些特質。

德國德勒斯登技術大學再生領域專家Tatiana Sadoval Guzmán表示,幾十年來生物學家一直試圖確認墨西哥鈍口螈的再生原理。「它們是如何做到的?它們擁有的什麼是我們沒有的?還是反過來,在哺乳動物體內是什麼阻止著再生?」

研究人員發現一種被稱為轉化生長因子β的蛋白質是墨西哥鈍口螈再生以及早期妊娠中受傷人類胚胎預防疤痕組織形成的關鍵。成年鼠以及人類可以再生指尖,但人類會隨著年齡的增長而失去這種能力,而這也恰恰代表著哺乳動物的再生能力具有被喚醒的可能。

Gardiner說:「總有一天人類會獲得再生的能力,而到那時候再寫這個故事時一定會提到這些模型生物。」

但是很可能到了那一天,野生的墨西哥鈍口螈已經滅絕了。

近親繁殖

讓Gardiner和Sandoval Guzmán非常焦慮的是,他們研究的許多動物與其他實驗室培育動物一樣近親繁殖的程度很高。科學家常常用「近期繁殖指數」測量一個基因庫的大小。同卵雙胞胎的係數是100%,而完全不相關的個體系數趨近於零。大於12%的係數代表著在這個樣本中個體大部分與堂兄弟姐妹結合。墨西哥鈍口螈的平均係數則是35%。

Gardiner指出:「我們現有的動物,現在看來還能用,它們還能夠很好地再生。但它們近親繁殖的程度很高,已經開始成為阻礙,近親繁殖會導致群體對疾病的抵抗更差。」

墨西哥鈍口螈這樣高程度的近期繁殖是人工飼養的結果。如今多數實驗室中的墨西哥鈍口螈的來源都可追溯到1863年被法國遠征隊帶回的34隻墨西哥鈍口螈。

Arturo Vergara Iglesias看著在水箱中緩慢爬行的墨西哥鈍口螈說:「我並不是每次都能確定,但肯塔基州的墨西哥鈍口螈確實與野生的不同。它們有很多畸變。比如通常會有過多的趾。」

Vergara Iglesias是生物和水產養殖中心(CIBAC)的一名生物學家,CIBAC是一家離霍奇米爾科較近的墨西哥鈍口螈養殖機構,希望能保留一些野生品種。他培養的這些墨西哥鈍口螈也來自於32隻從這附近水塘中捕獲到的墨西哥鈍口螈。

現在已經很難確認野生的墨西哥鈍口螈到底有多少。Zambrano據2014年進行的最新調查猜測,可能只有不到1000隻甚至可能不到500隻。但因為近兩年都無法獲得資金進一步研究,他已經無法提供更詳細的數字,這對保護這一物種而言並不是一個好兆頭。

Zambrano指出,為了挽救野生墨西哥鈍口螈,政策制定者必須解決兩個問題。首先是外來魚類,如鯉魚和羅非魚的威脅。墨西哥鈍口螈在卵期最容易受到鯉魚的侵害,而在幼年時期易受羅非魚的侵害。

第二類威脅較為麻煩。每當暴雨淹沒城市老舊的下水道系統時,污水處理設施便會將人類廢棄物排放到霍奇米爾科,並帶來氨、重金屬以及其他有毒的化學物質。這些污染物對它們有很嚴重的影響。

某個下午,Zambrano與一群志願者來到了靠近墨西哥國立自治大學的池塘的受保護區域放生10隻實驗室長大的野生墨西哥鈍口螈。如果它們能夠存活並繁殖,那麼在未來某一天它們可能成為這個種群的基因庫。但是,很多研究員表示如果無法為墨西哥鈍口螈找到合適的棲息地,那麼它們的滅絕將是無法避免的。(張章編譯)

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