长着“铁盔甲”的蜗牛

深海世界生活着一些最神奇的生物,就连蜗牛在这里都变得与众不同。在印度洋深处的海底热液口附近,生活着一种长着“铁盔甲”的蜗牛——作为海洋中生活的腹足类动物,称它们为“海螺”其实更为恰当。这种螺的名字叫鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum),它们的螺壳由铁的硫化物组成,腹足上覆盖着铁质鳞片,看起来金属感十足,堪称深海版的“钢铁侠”。没错,鳞角腹足蜗牛长出了一副铁盔甲,这在动物世界中是独一份。

  这种令人惊奇的天赋其实要归功于鳞角腹足蜗牛体内的共生细菌。地球上还没有其他动物能以这种方式利用铁元素。而且,由于这种蜗牛的铁化合物具有磁性,有人甚至开玩笑地把它们称为“海底的万磁王”。此外,从比例上看,鳞角腹足蜗牛的心脏体积比许多其他动物都大得多,大约占身体总体积的4%(相比之下,人类的心脏体积只占身体的1.3%)。

鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum),它们的螺壳由铁的硫化物组成,腹足上覆盖着铁质鳞片  鳞角腹足蜗牛(学名:Chrysomallon squamiferum),它们的螺壳由铁的硫化物组成,腹足上覆盖着铁质鳞片

  奇特的铁甲

  非同寻常的海底热液口环境造就了这种非同寻常的生物。在2400米到2800米的海底,热液口附近的海水流入地壳缝隙,被滚烫的岩浆加热,温度能达到400摄氏度以上,许多有毒物质也随之倾泻而出。2001年,科学家在印度洋的Kairei热液口区首次发现了鳞角腹足蜗牛。即使是在热液口生物群落中,它们也是非常令人惊奇的发现,从来没有一种腹足类动物像它们一样长出数以百计的鳞片!

  可以说,鳞角腹足蜗牛的身体皆被铁化合物覆盖,主要是二硫化亚铁(黄铁矿的主要成分)和四硫化三铁(Fe3S4),后者具有磁性,因此鳞角腹足蜗牛会被磁铁吸住。鳞角腹足蜗牛的螺壳并不像板甲那么坚硬,而更像是锁子甲——柔软却又强韧。它们的螺壳可以分为三层:最外面是一层“镀铁”的物质,厚度约30微米,由铁的硫化物组成;最内侧由钙化的碳酸盐矿物霰石组成,厚度约250微米;而中间是柔软的有机层——相当于其他腹足类的外壳膜,厚度约150微米。铁质可以提供力量,而有机层能吸收掠食者——比如一只挥舞螯肢的螃蟹——攻击时的力道。此外,有机层还具有散热的功能。目前,有研究者正在尝试借鉴鳞角腹足蜗牛的螺壳结构,研究在民用和军事领域的应用。

  鳞角腹足蜗牛的螺壳具有3个螺旋,整体呈压缩的球形。螺壳上具有肋纹和精细的生长线。相比Peltospiridae科的其他物种,鳞角腹足蜗牛的体型要大得多。大部分Peltospiridae科蜗牛的壳长在15毫米以下,而鳞角腹足蜗牛的螺壳宽度通常在9.8~40.02毫米之间,最大的可达45.5毫米,成体的平均宽度为32毫米。

  相比外部的螺壳,鳞角腹足蜗牛腹足上的鳞片似乎有着更合理的用途。一些掠食性海螺(比如芋螺)能伸出鱼叉状的齿舌捕食小鱼,然后注入毒液使其麻痹。生物学家推测,鳞角腹足蜗牛的铁质鳞片可能具有抵挡这种攻击的作用,就像骑士的盔甲可以使标枪转向。

  鳞角腹足蜗牛的鳞片主要由蛋白质组成(贝壳硬蛋白是一个复杂的蛋白质),以覆瓦状排列;相比之下,多板类(包括各种石鳖)的鳞片主要是钙质。不过,在鳞片之间的连接处,我们找不到明显的贝壳硬蛋白生长线。无论是现生,还是已灭绝的腹足类物种,再没有第二种具有这样生长在皮肤上的鳞片;已知的现生动物中,也再没有其他物种能像它们这样利用铁的硫化物,无论是骨骼还是外骨骼。

  鳞角腹足蜗牛的鳞片外表面具有相当多样的附着生物,主要为两类细菌:ε-变形菌和δ-变形菌。这些细菌可能为蜗牛提供了矿物质。有学者认为,鳞角腹足蜗牛会分泌一些有机化合物,促进这些细菌的附着和生长。科学家推测,腹足上的鳞片可能具有保护或解毒的功能,比如保护鳞角腹足蜗牛免受热液口液体的伤害,使它们体内的细菌可以安全地进行化学合成作用;又或者,这些鳞片本身可能就是共生细菌代谢时产生的有毒硫化物沉积的结果。不过,鳞片的真正功能是什么,我们还需要更多的研究。

鳞角腹足蜗牛的“铁盔甲”看起来金属感十足,堪称深海版的“钢铁侠”。鳞角腹足蜗牛的“铁盔甲”看起来金属感十足,堪称深海版的“钢铁侠”。

  体内的细菌工厂

  1977年,科学家在加拉帕戈斯裂谷首次发现了海底热液口。加拉帕戈斯群岛的奇特生物为查尔斯?达尔文的自然选择理论提供了灵感,而群岛海底的热液口又展示了新的生命可能。这些热液口的能量来自地质活动,喷出的液体通常具有很高的酸性,并含有多种金属和硫化氢。硫化氢就是臭鸡蛋气味令人恶心的原因,对生物体具有毒性。不过,也有一些细菌可以通过化学合成的过程利用硫化氢获取能量。在漫长的演化过程中,许多神奇的动物已经和这些细菌形成了互利共生的关系,从而适应了热液口的严酷环境。在总体上寒冷、食物匮乏、生物量极低的深海环境中,深海热液口就像“生命绿洲”,周围聚集了大量无脊椎动物。

  鳞角腹足蜗牛相当于一个化能合成共生作用的功能体,它们体内的内共生细菌主要分布食管腺体(esophageal gland)中,而这个器官的体积甚至比其他蜗牛体内的腺体大1000倍。这些共生菌为鳞角腹足蜗牛提供了能量,很可能是某种糖类(这种细菌也还没有在实验室里培养出来,因此我们只能猜测)。食管腺体就像蜗牛体内的食品工厂,使它们甚至不用去觅食——鳞角腹足蜗牛的消化系统已经退化,不到典型腹足类消化系统体积的10%。这或许就是鳞角腹足蜗牛能长到4.5厘米大小的原因,而那些关系很近,却没有共生菌的蜗牛只能长到1.5厘米甚至更小。与此同时,鳞角腹足蜗牛为这些细菌提供了一个安全、舒适的生存环境。

  奇怪的是,在类似的生活环境中,却出现了3种颜色各不相同的鳞角腹足蜗牛。2001年,生物学家在三个地点发现了鳞角腹足蜗牛,其中两个地点的个体呈深色,第三个地点的个体呈白色。根据遗传学分析的结果,这些蜗牛都属于同一个物种。

  出现这种情况的原因是什么?答案在于与鳞角腹足蜗牛共生的细菌——黑色变种的蜗牛体内具有一些白色变种所没有的细菌。鳞角腹足蜗牛的体表和体内生活着一些有益的细菌,能帮助它们生成铁的硫化物。来自海底热液口硫化物具有很高的毒性,但如果与矿物质结合并形成固体形式,毒性就会消失。在这些化合物毒性减弱的过程中,细菌可能扮演着重要的角色。因此,鳞角腹足蜗牛不仅镀了一层铁盔甲,而且这层铁盔甲还是有毒的。不过,这只是科学家的推测,他们还没有在实验室里培养出这种细菌。也有研究者认为,鳞角腹足蜗牛完全是靠自己生成了铁的硫化物,如果确实如此,那将是前所未有的发现。

  有研究者提出,在食管腺体中蓄养内共生细菌的策略,可能促使鳞角腹足蜗牛在解剖学结构上发生一系列新的改变,从而更加有利于细菌的生长,蜗牛本身的需求反而还在其次。食管腺体的增大、保护性的腹足鳞片、体积较大的呼吸系统和循环系统,以及较高的繁殖能力,都是有利于内共生微生物的适应特征。在极端的化能合成环境中,这些适应特征满足了鳞角腹足蜗牛的能量需求。

现已知三种形态的鳞角腹足蜗牛,从左到右分别来自Kairei、Longqi和Solitaire区域现已知三种形态的鳞角腹足蜗牛,从左到右分别来自Kairei、Longqi和Solitaire区域

  隐秘的海底生活

  2001年,科学家在中印度洋脊的Kairei热液口区首次发现了鳞角腹足蜗牛,随后又在Solitaire区(位于中印度洋脊)和Longqi区(位于西南印度洋脊)发现了它们。其中,Longqi热液口区被指定为模式标本产地,所有的模式标本材料都来自于该区域。虽然三个地点之间的距离很大,但鳞角腹足蜗牛的总分布面积其实很小,不到0.02平方公里。

  尽管早在十多年前科学家就发现了鳞角腹足蜗牛,但直到2015年,研究者才正式发表了对该物种的生物学描述,并确定其学名为Chrysomallon squamiferum。其中属名“Chrysomallon”来源于古希腊语,意思是“金色毛发”,因为它们螺壳中的二硫化亚铁呈现金色;种名“squamiferum”来源于拉丁语,意思是“长有鳞片的”。

  鳞角腹足蜗牛的头部长有两根光滑的、逐渐变细的触角。它们没有眼睛,也没有特化的交接器。它们的腹足呈红色,体积较大,无法完全缩回螺壳。此外,它们也不像其他蜗牛和蛞蝓一样具有上足腺(Suprapedal gland),也没有上足触手。

由鳞角腹足蜗牛和多毛类环节动物、甲壳动物等类群组成的Longqi热液口区生物群落由鳞角腹足蜗牛和多毛类环节动物、甲壳动物等类群组成的Longqi热液口区生物群落

  在 Pelospiridae科中,鳞角腹足蜗牛是目前已知唯一的“同时雌雄同体”物种,这意味着它们同时具有雄性和雌性生殖器官(有些蜗牛属于“阶段性雌雄同体”)。它们具有很高的繁殖力,所产的卵很可能是依靠卵黄提供营养。科学家还不清楚鳞角腹足蜗牛幼体和胎壳的形态(目前采集到最小的未成熟个体已经具有2.2毫米的壳长),但推测可能存在一个浮游扩散的阶段。鳞角腹足蜗牛在人工环境下很难成活,即便如此,它们还是曾在大气压下的水族缸中存活了超过3个星期。

  在食物匮乏的深海热液口环境中,鳞角腹足蜗牛演化出了一种出色的生活策略。海洋上层的有机物质只有极少一部分能落到海底,为了生存,包括鳞角腹足蜗牛在内的许多生物演化出了利用化学能源的能力,在深海热液口附近形成了生命奇观。西南印度洋脊的深海热液口正缓慢扩展,而热液口周围的生物群落对环境扰动十分敏感,并且恢复速率很慢。深海采矿或许会对鳞角腹足蜗牛等热液口生物带来潜在的威胁。

  你或许会问,为什么鳞角腹足蜗牛不迁移到更加宜居的环境?事实上,如果能适应这样的环境,生活其实还不错。举例来说,热带珊瑚礁区域堪称“海洋中的热带雨林”,生活着难以计数的物种,但同时也意味着激烈的生存竞争。而在深海环境,特别是热液口附近,还有一些生态位等待着新生物的到来。

蜜蜂怎么了?谈谈“蜂群崩溃综合征”

正在采蜜的西方蜜蜂,拍摄于坦桑尼亚正在采蜜的西方蜜蜂,拍摄于坦桑尼亚

  许多人都听说过蜜蜂蜂群突然消失的新闻,但对其背后的缘由不甚了解。这个问题出现在Quora网站上之后,台湾大学的昆虫学系助理教授Matan Shelomi(中文名为薛马坦)在该问题下做了详细的解答。以下便是他的答案。

  我(以及世界上几乎所有的昆虫学家)经常被问到关于蜜蜂的问题。“它们有麻烦了吗?”“为什么它们正在消失?”“我能做什么?”这些问题倒还无妨,让人恼火的是我得到的答案。“这明显是转基因的问题!”“我们必须禁止新烟碱(neonicotinoid,又称类尼古丁,是一类和尼古丁相关的神经活性杀虫剂的总称)!”“我们该怎么阻止那些正在杀死蜜蜂的企业?”呃,问题在于新闻媒体需要有轰动性的议题和简单易懂的故事,而大多数人想要的是每个问题都有一个答案。然而,生物学的原理并非如此,真相无法归结在一个标题之下。

  前不久我刚听过一场很棒的演讲,演讲者是令人尊敬的梅·贝伦鲍姆博士,他是一位了不起的昆虫学家,也是对“蜂群崩溃综合征”(Colony Collapse Disorder,CCD)的科学阐述者。蜂群崩溃综合征是描述蜜蜂消失现象的专业术语。这里,我将介绍目前蜂群崩溃综合征的研究状态:它的历史、原因,以及我们怎么阻止它。

  总结一下:蜂群崩溃综合征没有单一的原因。没有哪一种化学物质应该被禁止。一种生物的消失也不能归咎于某一家公司。相反地,蜂群崩溃综合征是多个因素共同作用的结果。这些因素的整体要比其中的部分致命得多:对在基因上已经十分脆弱的蜜蜂来说,这是一场在生物学和文化上都难以承受的考验。但是,蜜蜂,以及其他蜂类都不会很快就走向灭绝。

  蜜蜂的历史

  人类采集西方蜜蜂(又称为欧洲蜜蜂,学名:Apis mellifera)的蜂蜜已经有上千年的历史。这种蜜蜂原产于欧洲、亚洲和非洲,是一种很容易被驯养的蜜蜂,不仅用来生产蜂蜜,也能帮助给农作物授粉。还有另一种蜜蜂是东方蜜蜂(学名:Apis cerana),原产于亚洲。在全世界范围内,西方蜜蜂更为常见。几个世纪之前,美国从欧洲引进了蜜蜂,这些蜜蜂很好地适应了当地的植物。没有蜜蜂,某些农产品(特别是扁桃仁,即巴旦木)就无法生产出来。

  不过,养蜂并不容易。与所有的动物一样,蜜蜂也会生病;而且和所有的农民一样,养蜂人会尽一切可能确保蜜蜂的健康,治疗或预防任何可能的疾病问题。最大的蜜蜂疾病问题是幼虫腐烂病(foulbrood),这种细菌疾病会让蜜蜂幼虫变成一团黏乎乎、令人恶心的棕色物体。为了阻止幼虫变成流体,蜂农开始使用抗生素。还有一种被称为微孢子虫(Nosema)的真菌也能摧毁整个蜜蜂种群,于是蜂农们开始用起了杀真菌剂。能带来最严重后果的是瓦螨(学名:Varroa destructor),这种蛛形纲动物能附着在蜜蜂体外,吸食蜜蜂的体液。这已经足够糟糕了(它们的种名“destructor”意思就是“破坏者”),但情况还可以更糟。瓦螨在蜜蜂身上造成的伤口会感染细菌和病毒,包括翅翼变形病毒(deformed wing virus,DWV),这种病毒实际就是由瓦螨传播的。1987年,瓦螨随一只亚洲的东方蜜蜂被偶然带入美国,如今已经传播到世界大部分地方(除了澳大利亚……就目前而言)。为了控制瓦螨,蜂农又开始在蜂房上喷洒杀螨剂。

  过去一个世纪中,养蜂活动也发生了显著的改变。蜂农发现了授粉市场,开始带着蜂房,随农作物种植季的变化前往不同的地方,一开始坐火车,后来自己开货车。然而,蜜蜂依然供不应求。在美国,巴旦木行业协会甚至成功游说了美国国会,同意从澳大利亚进口蜜蜂。这在当时其实是违法的——为避免从国外引入蜜蜂疾病,有法规禁止进口蜜蜂。随着世界的发展变化,越来越多的荒野被开垦为农田,接着农田又变成了城市,蜜蜂的食物量不断减少。蜜蜂的天然食物是蜂蜜和蜂花粉(发酵的花粉团)。野生开花植物的减少意味着蜜蜂的天然食物也在减少,它们需要其他食物来源。为了养活蜜蜂,蜂农们开始给它们喂食含糖溶液,包括含有高浓度果糖的玉米浆。

  走进蜂群崩溃综合征

  2006年,美国许多蜂农报告称蜂群大量消失。不是死亡,而是消失:蜂巢里的工蜂突然消失了,只留下蜂后和幼虫。这实在很不寻常:蜜蜂不会把家园和家庭成员就这么抛弃掉。工蜂消失之后,蜂群也随之崩解。很快,这被证明是一个全国性的问题,并且在欧洲也发现了类似的现象。由于蜜蜂在农业上具有举足轻重的作用,因此美国各地的研究小组开始展开合作,解决“蜂群崩溃综合征”成为了优先课题。

  人们几乎立刻就找到了替罪羔羊。反对转基因生物的组织指责转基因;反对政府的组织指责政府;阴谋论者则表示,政府在喷洒某些东西;外星人劫持论者称,外星人正在带走蜜蜂。有些人怪罪手机,有些人则怪罪奥萨马·本拉登。一个理论称,美国政府正在用苏联的心灵控制技术来对付美国人,以提高对伊拉克战争的支持率,而美国的蜜蜂也因此受到了影响,因为俄罗斯的蜜蜂安然无恙。所有这些指责都言之凿凿,不过我怀疑任何能如此轻易下结论的人会接受那些证明他们错了的证据。事实上,以上提到的所有说法,从转基因到手机,都是错误的。蜂群崩溃综合征不是由转基因、手机、外星人、车辆格栅、紫外线、电磁辐射、恐怖分子、共产主义者、资本家等等造成的。我们找不到支持这些说法的证据(反驳其中某些说法的证据倒是很多),而那些宣传这些说法的人也给不出合理的解释(提示:如果某个网站宣称要向你展示“真实新闻”或者“他们不想让你知道的真相”,那几乎可以确定是不可靠的)。那么,真实的研究结果是怎么说的?

  相关的研究

  巧合的是,在蜂群崩溃综合征被报道之前几个月,科学家发表了蜜蜂的基因组序列。研究人员于是利用这一新信息尝试找出原因。他们对比了健康蜜蜂和崩溃蜂巢里残存个体的基因,看看有什么不同。他们发现问题并不在蜜蜂基因组本身,而是一个搭基因组“便车”的不速之客:以色列急性麻痹病毒(Israeli Acute Paralysis Virus,IAPV)。这种病毒在崩溃蜂巢中的出现频率要远高于健康蜂群。尽管发现于以色列(因此得名),但科学家认为这种病毒是通过澳大利亚的蜜蜂进入美国的。虽然有避免蜜蜂疾病传入的法律,但美国还是从澳大利亚进口了蜜蜂。那么,问题解决了吗?以色列急性麻痹病毒是不是蜂群崩溃综合征的原因?

  答案是否定的。澳大利亚的蜜蜂确实携带着这种病毒,但它们并没有蜂群崩溃综合征。澳大利亚的蜂巢没有崩溃。科学家对1950年的冰冻蜜蜂标本进行脱氧核糖核酸(DNA)检测之后发现,这些美国的蜜蜂也具有以色列急性麻痹病毒,远早于从澳大利亚进口蜜蜂的时间。因此,这种病毒可以排除了。

  我们还发现了一些别的东西。有科学家对蜜蜂体内的微生物群进行了研究。与人类一样,蜜蜂的肠道里也生活着细菌和其他微生物,帮助它们消化食物和做其他事情。关于人体微生物群如何影响人类健康有大量的研究(也有更多的夸大其词和伪科学)。研究结果发现,健康蜜蜂和崩溃蜂群的蜜蜂在微生物群方面没有差别。这一因素也与蜂群崩溃综合征无关。然而,这是第一次有证据表明蜜蜂也会利用微生物……而这些微生物对于最初用于蜜蜂的抗生素能抵抗相当长时间。2005年,一种治疗幼虫腐烂病的新抗生素问世,其他抗生素药品也被引进,这可能影响了蜜蜂体内的微生物群。还有一点是,蜜蜂需要利用特定的真菌来发酵花粉,以获得作为食物的花粉团。

  以下或许是蜜蜂基因组研究中获得的最大发现:蜜蜂天然缺乏免疫力和解毒基因。与其他昆虫相比,蜜蜂缺乏许多天然的防御机制!具体而言,它们具有更少的谷胱甘肽S-转移酶(glutathione-S-transferase)、羧酸酯酶(carboxylesterase)和细胞色素P450(cytochrome P450),这些都是动物(包括人类)用来分解毒素的蛋白质。蜜蜂以花粉和蜂蜜为食,很少接触毒素。在数百万年的演化史中,它们失去了许多这样的防御基因,这意味着所有的蜜蜂在面对疾病和化学制品时,处于天然弱势的地位。

  那么,蜜蜂是如何生存下来的?它们还有少量细胞色素P450和其他解毒基因。此外,它们也有自己的秘密武器:食物。花粉含有一些能正调节解毒和免疫基因的化合物。也就是说,当蜜蜂吃下含有花粉的食物,比如蜂花粉或蜂蜜时,它们会产生更多能抵抗病原体,以及代谢有毒化合物的蛋白质。由于蜜蜂的天然食物是蜂蜜和蜂花粉,二者都含有花粉,因此它们依然具有一定的抵抗力。顺便一提,同样的规律也适用于人类,如果你吃的食物更加健康,你的免疫力也会随之提高。

  现在你已经了解了足够信息,或许可以推断出是什么引起蜂群崩溃综合征了。让我给你一个提示:这不是单一因素引起的。无论你读到什么,如果你发现有任何消息来源只列出了一个原因——某种化学物质、某种杀虫剂、某个公司、某个国家——那你就不必继续看下去了。任何事情,任何时候,都是适用的。科学的运作机制不是那样,蜂群崩溃综合征并没有单一的原因,解决的方法也不是只有一个。任何人如果否认这一点,那很可能就是为了向你灌输某个特定观点,或者还没做好功课。

  以下就为你揭晓答案。

  是什么导致了蜂群崩溃综合征?在众多假说中,只有4种看起来可能性较高:从1895年至今不断增加的杀虫剂用量;某种病原体或寄生虫;由管理措施引起的免疫抑制;以及蜜蜂食物中营养成分的减少。那么,应该归咎于哪个因素?全部。

  2012年,科学家完成了对蜂群崩溃综合征的文献元分析和多次大规模研究。他们没有找到原因,而是发现了几个预示蜜蜂种群即将崩溃的指标。微孢子体真菌并不是指标之一:相反,健康种群具有更高的微孢子体水平!只有瓦螨和翅翼变形病毒是看似有效的指标,而瓦螨更为重要。前面提到,澳大利亚没有瓦螨,也没有蜂群崩溃综合征(尽管亚洲和新西兰也都没有蜂群崩溃综合征,却都有瓦螨)。瓦螨是不是导致蜂群崩溃的原因?

  事情是这样的。想象一个受到瓦螨侵扰的蜂群。蜂农必须在蜂房中施用杀螨剂,而螨虫与细菌或真菌不同,它们在演化上更接近蜜蜂。二者都是节肢动物。同样的化学物质能杀死螨虫,也可能会杀死蜜蜂。尽管目前所用的杀螨剂对螨虫的毒性要大于蜜蜂,但还不存在哪种能杀死螨虫的化合物是对蜜蜂完全无害的,无论是有机农业还是传统农业都是如此。有些非化学技术可以对付瓦螨,但都需要更多的劳作,成本高昂,而蜂农本身已经是在为边界利润工作了:你不会为了赚钱去养蜂!因此,现在的蜜蜂都暴露在杀螨剂之下,而且经常是一次好几种……超过了细胞色素P450的解毒能力。蜜蜂只能产生少数几种能处理杀螨剂的细胞色素P450,一种化合物还好,要是喷洒两种或者更多化合物,它们就无法承受了。

  要注意,我甚至还没有提到蜜蜂可能会在田野里遭遇的杀虫剂,这主要因为它们还不是太大的问题。在最近新闻中常提到的新烟碱,在欧洲已经由于公众压力而被禁止了?这类杀虫剂依然在其他许多没有出现蜂群崩溃综合征的国家使用。事实上,没有哪一种用在农作物上的化学物质——新烟碱、Bt蛋白(喷洒或转基因形式)、可尼丁(clothianidin)——与蜂群崩溃综合征直接相关,而这也是意料之中的。农药喷剂对蜜蜂的影响怎么会有蜂巢喷剂的影响大呢?这讲不通,事实上也确实如此。近期的一项研究显示,美国的蜂巢中,100%的蜂蜡都含有高浓度的杀虫剂,以及其他化学物质——包括我之前提到的抗生素和杀真菌剂。杀死微孢子虫的杀真菌剂可能也会杀死那些将花粉转变为蜂花粉的真菌!即使这不是问题,最终的结果也是使蜂巢积累大量的化学物质:即使禁止了在农作物上使用杀虫剂,蜂巢本身也会受到喷洒或污染。

  你或许会说:“但是在使用杀螨剂的时候蜜蜂并没有死掉啊……”没错!杀螨剂或许有毒,但并不会太可怕!细胞色素450还是能应对大部分杀虫剂——如果蜜蜂健康的话。请记住花粉会刺激细胞色素P450的生成,但蜜蜂的食物已经不能再提供足够的花粉。前面提到的栖息地破坏意味着自然界没有足够的花粉供蜜蜂食用。相反,人们用糖溶液或玉米浆喂养蜜蜂,而这些都无法像花粉一样激发它们的免疫力。举个例子说明一下情况有多么糟糕,法国的养蜂人曾经在见到蓝色蜂蜜的时候惊慌失措。最后发现,他们的蜜蜂没有采集花蜜,而是以附近一家M&M工厂的含糖废水为食,从中吸取了蓝色染料。无独有偶,美国纽约一位养蜂人的蜜蜂产出的是红色蜂蜜,他发现他的蜜蜂原来是在一家马拉斯奇诺樱桃工厂觅食。没有花朵提供食物,蜜蜂的营养状况就会十分糟糕。在营养不良的情况下,蜜蜂的免疫力也很低下……而当你考虑到长途运输的压力,大部分蜜蜂也都不会获得很好的食物,你就会明白为什么蜜蜂会生病。

  “慢着,那么那些吃蜂蜜的蜜蜂呢?”你可能还会这么问。你说得对,很多养蜂人选择用蜂蜜而不是玉米浆来喂养蜜蜂……或者说他们以为是这样。目前一个主要的问题是,大部分在售的蜂蜜其实不是真正的蜂蜜。问题症结在于:2000年,美国对某些国家产的蜂蜜课以反倾销税,导致进口蜂蜜减少,由此导致从马来西亚、印度、越南和印度尼西亚等国家进口的蜂蜜增加。问题是这些国家都没有商业性的蜂巢。我们怎么能从不生产蜂蜜的国家进口蜂蜜呢?“洗蜂蜜”。有些蜂蜜会被贴上其他国家的标签,然后避开美国的反倾销税。为了不被查到,他们会用超滤器将蜂蜜中的花粉过滤掉(因为可以用花粉追溯蜂蜜的原产国),并用玉米浆掺入其中。因此,你所看到贴着“蜂蜜”标签的东西可能并不是蜂蜜,而由于这些“蜂蜜”不再含有花粉,因此对蜜蜂的健康并没有什么益处。

  总结一下,蜂群崩溃综合征的发生是因为蜜蜂本身对疾病和化学物质的免疫力天然不足,而这两种因素对蜜蜂的影响越来越大,而且经常一起作用;此外,由于营养不足的食物和充满压力的生存条件,蜜蜂的免疫力变得更糟。没有单一的原因,同样也没有单一的解决方法。

  我们能做什么?

  首先,让我向你保证,蜜蜂终将度过危机。蜜蜂并没有灭绝的危险,即使是西方蜜蜂。野生蜜蜂其实活得好好的,消失的只是商业养殖的蜜蜂……而它们消失的速率也在降低!不同年份的下降速率不同,有些年份还会出现蜜蜂总数量的上升。举例来说,2012-2013是蜜蜂最艰难的一年,许多蜂巢遭受了蜂群崩溃综合征。原因?那一年美国中西部发生了一场旱灾,大量开花植物死去。营养不足加上缺乏水分,以及艰苦的生活方式,使蜜蜂难以承受自然和人为的压力(包括病原体和杀虫剂),死亡的可能性更高。其他年份里,蜜蜂的日子要好过得多。

  不过,这些对于失去蜂群的养蜂人来说算不上什么安慰。我们能做什么来帮助他们吗?两件事。首先是在你的花园里种一些蜜蜂喜欢的花,如果你有花园的话。在你的住宅附近为蜜蜂提供食物来源,可以减少一些栖息地丧失对蜜蜂的损害。其次,如果可以的话,请购买本地的蜂蜜,以支持本地的养蜂人。去农贸市场,或者找一些养蜂的人购买蜂蜜。这会帮助他们度过难关,你也可以保证自己买到的是货真价实的蜂蜜,而不是经过处理的产品。

  那更大的问题呢?好吧,在找到对蜜蜂完全无害的杀螨剂之前,我们还将继续使用现有的产品。瓦螨是元凶之一,必须加以控制,虽然解决它们的方法也是造成问题的另一个原因。至于禁止化学产品,无疑是个糟糕的主意。想一下新烟碱:就算你禁止了那些新烟碱类杀虫剂(就像在欧洲),然后呢?农民还是会使用其他杀虫剂,比如更早的产品拟除虫菊酯(pyrethroids)——比新烟碱的毒性更高!通过禁止特定的杀虫剂,欧洲可能会使蜂群崩溃综合征问题变得更加严重。如果你想从公共政策的角度解决问题,我的建议是阻止栖息地破坏,这个主意总是没错的。

  这也就说到了我最后的论点。你最佳的选择就是获得足够的信息……这并不是说去寻找某个信息来源,然后盲目地相信他们。获取足够信息的意思是,你应当不断寻找新的信息,并且从不满足。这意味着当新的故事冒出来时,你要一直质疑,特别是当那个故事看起来太像真的,或者宣称能“最终”回答某个问题的时候。

  获取足够信息还意味着不能把某个阴谋论网站或某个反农业技术博客,甚至是某篇新闻报道,与真实的科学数据混淆起来。此外,你也不能过于相信某一篇科学论文,特别是当这篇论文只是单次研究而不是元分析的时候。科学一直处在不断的变化中:想想从2006年至今,我们对蜜蜂的了解改变了多少,有多少假说被验证、被挑战,然后随着新证据的出现而被抛弃。甚至我现在所写的这些有一天也可能改变(虽然现在还是被广泛接受的)。蜜蜂的故事还没有结束,但我打赌这个故事不会有什么激动人心的大结局,或者出现什么高潮,而是会错综复杂,充满着彼此交织的角色;故事的最后,或许不会过于引人注目,但应该会更令人满意。

第二部分:蜂群崩溃综合征的研究历史

        2015年11月8日,星期一早晨的明尼阿波利斯(美国明尼苏达州的城市),我很早就醒来,因为不想错过早上八点时梅·贝伦鲍姆教授在美国昆虫学会年会上的演讲。在一场关于蜜蜂蜂群崩溃综合征(colony collapse disorder, CCD)的研讨会上,贝伦鲍姆教授作为开场演讲嘉宾,与到会的科学家分享了最新的研究发现。她的演讲题目是《关于CCD的ABC和XYZ》,涵盖了关于该课题在9年时间内的584篇论文。我丝毫不怀疑她阅读了每一篇论文。她将所有这些历史和数据浓缩成了16分钟的演讲,几乎没有让人停下来喘息的时间。尽管现在蜂群崩溃综合征已经不再像几年前那样经常占据新闻头条,但科学家对蜜蜂的兴趣却更胜以往。因此,对于那些感兴趣的人,这里对贝伦鲍姆教授的演讲做了总结,并介绍了蜂群崩溃综合征的历史和现状。

  一切都开始于2006年10月,当时一种被称为“秋季衰退病”(fall-dwindle disease)的蜜蜂消失现象开始被注意和报道。健康的蜂群突然崩溃,工蜂没有一下子死亡很多,而只是消失不见了。都不见了。没有尸体。幼虫被抛弃在蜂窝中,食物完好无损地储存着,甚至蜂后都被抛弃在蜂巢里。没有相当规模的工蜂数量担任维持工作,蜂群最终会全部死亡。这种奇怪的现象究竟是什么,蜜蜂离开蜂巢之后会在哪里的荒野死去?在2007年2月发表的一篇文章中,这一现象被重新命名为“蜂群崩溃综合征”。紧接着,美国各地都传来了蜂群崩溃的报告,《纽约时报》(New York Times )的商业版块也报道了这一事件,并且在不到一个月时间里举行了一次美国国会小组委员会。在这个时候,欧洲也注意到了同样的现象。到了4月,媒体对贝伦鲍姆所说的“蜜蜂末日”(Apispocalypse,词源来自西方蜜蜂的学名Apis mellifera)发了狂,任何太阳底下的东西,太阳以外的东西,以及太阳本身都被指责是造成蜂群崩溃的元凶。为了把真相与阴谋论和优先研究分离开,美国农业部举办了一次会议,并迅速排除了所有错误的理论,包括手机、宇宙射线、转基因农作物、移民、奥萨马·本拉登、光照派、无线网络、风力涡轮机、核电厂、外星人、太阳耀斑、飞机尾迹,以及蜜蜂被公路上的汽车撞到等。

  在转基因和外星人都被排除之后,还有哪些原因剩下?有4个依然很有可能的原因。一是杀虫剂,最受关注的是目前主流的新烟碱类杀虫剂;二是病原体:一些导致蜜蜂生病的细菌或寄生虫,可能还没有全部被发现;三是管理和养蜂手段导致的免疫力抑制:这些蜜蜂在用货车运送到全国各地的过程中遭受了很大的压力;第四点,不断下降的营养供给:栖息地丧失意味着花朵越来越少,供蜜蜂食用的花粉和花蜜也就越来越少,因此蜂农必须借助含糖的水或玉米糖浆。你可以将以上这些记为4个“P”:杀虫剂(Pesticides)、病原体(Pathogens)、养蜂手段(Practices)和(缺少)花粉(Pollen)。这种记忆法是我自己的发明,不是贝伦鲍姆博士的,如果觉得有帮助,请尽管使用。如果你不喜欢的话,还可以尝试记住4个“D”:药物(Drugs)、疾病(Diseases)、干扰(Disturbance)和食物(Diet)。现在科学家已经知道了从哪里着手,并开始努力解决问题。凑巧的是,在“秋季衰退病”首次被发现的同一个月,科学家发表了完整的蜜蜂基因组序列,这使未来的工作变得更加容易一些。

  2007年9月,研究者取得了第一个突破:从崩溃蜂群的蜜蜂基因组中鉴别出了一种病毒,称为以色列急性麻痹病毒(Israeli Acute Paralysis Virus,IAPV)。这种病毒发现于以色列,其最初起源尚不明确,不过有人归咎于从澳大利亚进口到美国的蜜蜂种群曾被该病毒污染。消失的蜜蜂是否因为感染这种病毒而离开蜂巢呢?答案是否定的。一个月之后,科学家对1950年的冷冻蜜蜂标本进行了检测,发现也含有以色列急性麻痹病毒。无论该病毒从何而来,它都已经在美国存在了很长时间,远早于蜂群崩溃综合征的出现。难题的解决必将困难重重。(这个例子也表明了保存很久之前的科学标本有多么重要:你永远不知道什么时候或者什么原因会有人用到它们!)

  那么新烟碱呢?如今欧洲人对农业技术发展越来越焦虑,他们迅速将所谓“疯狂蜜蜂病”(Mad Bee Disease)归咎于新烟碱类杀虫剂。然而,一项对108个崩溃蜂群的研究发现,只有3个蜂巢中残留着新烟碱类杀虫剂。其中的关联并不明显。不过,就在同一项研究中,科学家在全部崩溃蜂巢中都发现了杀螨剂。蜂农会直接向蜂巢喷洒杀螨剂,以控制寄生在蜜蜂身上的瓦螨。然而,这些杀螨剂事先都经过了检测,被认为不会伤害蜜蜂——在单独使用的时候。2009年,研究发现这类杀螨剂中有两种具有协同效应,即单独使用时不会致死的剂量在二者结合使用时就会产生较严重的毒性……两种其实并不多:2010年3月,对蜜蜂体内121种代谢产物的分析显示,有6种来自杀虫剂,大部分为杀螨剂。

  为什么会发生协同效应?基因组计划揭示,蜜蜂对毒素的抵抗能力天生较弱:它们只有3种不同的解毒酶,属于细胞色素P450超家族。在对杀螨剂解毒时,这3种酶显然忙不过来,因此协同效应几乎是肯定会出现的。尽管蜜蜂的细胞色素P450与其他昆虫体内的具有相同效力,但数量上的劣势意味着蜜蜂很难同时应付多种杀虫剂(相比之下,人类在这方面就厉害得多,一共拥有57种细胞色素P450超家族的酶)。那么,蜂群崩溃综合征的起因就是蜜蜂无法解毒这些杀虫剂“鸡尾酒”吗?可能不是。2009年1月的一项研究发现,解毒基因的表达(对一个基因使用程度的测量)在崩溃蜂群和健康蜂群里是一样的。一方面崩溃蜂群的蜜蜂应对杀虫剂的能力还说得过去,另一方面健康蜂群的蜜蜂面临的麻烦也同样多,要导致蜂群崩溃还需要其他某些东西。一个假说被否定之后……另一个假说又出现了。该研究还发现相对健康蜂群,崩溃蜂群具有大量的病毒,比如“类小RNA病毒”(picorna-like virus)。现在,病毒已经成为研究热点。到了2009年8月,仍然有许多病原体与蜂群崩溃综合征联系在一起。2010年10月,两种全新的病毒——属于RNA病毒——被发现只存在于崩溃蜂群。2011年6月,科学家又发现了4种全新的RNA病毒。

  那么,我们要如何保护蜜蜂免受这些病毒的侵袭?类小RNA病毒通过瓦螨传播,因此我们还是得用杀螨剂保护蜜蜂……而对于RNA病毒,由于它们在其他传粉昆虫中也都有发现,科学家最终认为这些病毒是通过花粉本身传播的!蜂群崩溃综合征看起来似乎无法解决……但是到了2010年12月,新的研究指出,蜂群崩溃综合征完全不是问题!那一年有大量的蜂群消失,但并不是因为蜂群崩溃综合征。研究人员发现饥饿和恶劣天气才是最大的原因。是这样吗?

  2012年1月,科学家发现了一个新的蚤蝇物种。蚤蝇又被称为驼背蝇,是一类小型的寄生蝇。这种新发现的蚤蝇与蜂群崩溃综合征完全没有关联,而媒体之所以将二者联系起来,主要是因为它们能寄生在蜜蜂的大脑中,并将蜜蜂变成“僵尸”。令人毛骨悚然,但关系不大。那么肠道细菌呢?已经有研究显示,全世界的蜜蜂拥有几乎相同的肠道细菌,就连熊蜂也是。再一次地,没有证据表明这与蜂群崩溃综合征存在联系。还是让我们回到4个“P”吧。

  到了2012年2月,科学家已经有了预示一个蜂群即将崩溃的标志物:瓦螨;微孢子虫(Nosema),一种寄生真菌;病毒感染,许多可能的病毒;以及……其他一些因素。只有前三个因素还不足以引发蜂群崩溃,因此还得加上其他一些东西。这些因素之间共同的关联是瓦螨:它们能传播病毒,也能传播微孢子虫(也传播病毒),而它们本身也足以致命,并且是几种有协同效应的杀螨剂的使用原因。表明瓦螨破坏力的证据越来越多,但也有一些好消息:2012年的一项研究发现,越冬时的蜂群损失正在下降。蜂群崩溃综合征正在好转,现实情况是这样吗?

  大约在2012年1月时,在瓦螨的证据越来越多的同时,突然间,新烟碱类杀虫剂又闯入了研究者的视线。我们不是证实它们不是元凶了吗?没有完全证实,因为新的研究显示,新烟碱类杀虫剂可能会被植物从土壤里吸收到体内,或者通过其他媒介被蜜蜂接触到——不是通过蜂巢或直接接触。从1月到3月,一系列论文指出,新烟碱会导致蜜蜂更容易被微孢子虫感染。因此,可以说杀虫剂和病原体也在“协同作用”了。类似蜂群崩溃综合征的现象如今也开始在熊蜂和其他以土壤筑巢的蜂类中出现,尽管没有人知道出现了多久。我们应该禁止新烟碱类杀虫剂吗?不,因为欧盟已经这么做了,但并没有效果。替代新烟碱的杀虫剂也没有更安全。2013年2月,研究者发现喷洒在农作物上的杀虫剂,与喷洒在蜜蜂身上的杀螨剂也会发生相互作用,即存在更多的协同效应。到了11月,杀真菌剂也成为指责的对象……接着,人们甚至还指责溶剂!这些溶剂由活性较低、无毒、无杀真菌效力的化合物组成,在与杀真菌药物混合之后,有助于更好地施药(可以把一杯柠檬水中的水当成溶剂,用来承载柠檬汁和糖)。如果溶剂也能引起协同效应,那就没什么东西是安全的了!

一只在蜜蜂幼虫上的瓦螨
一只在蜜蜂幼虫上的瓦螨
 

  杀真菌剂还有另一个问题:它们会杀死蜜蜂在制造蜂花粉时所必需的“好”真菌。蜂花粉是花粉和蜂蜜的混合物,蜜蜂用其喂养幼蜂和蜂巢中的其他成员。因此,它们的食物现在也受到了威胁,这就说到了其他的“P”。科学家发现,食用花粉的蜜蜂比不食用花粉的蜜蜂更能忍耐杀虫剂。2013年3月,科学家发现,在所有花粉中存在的一种化合物——对香豆酸(p-Coumaric acid)——能够能正调节(提高活性)蜜蜂体内解毒和免疫基因(需要说的是,该物质对人类无效,所以还是把花粉留给蜜蜂吧)。我们现在可以确信,给蜜蜂喂食玉米糖浆或玉米糖对它们的免疫力是不利的……但是蜂农们又有什么办法?许多曾经开满鲜花的荒野如今已经变成停车场或高尔夫球场。现在,我们可以很确定地将栖息地丧失视为引发蜂群崩溃综合征的中间因素:它不会直接杀死蜜蜂,只是让其他一切变得更糟糕。没错,这又是协同效应。除此之外,还有研究发现,任何驱使蜜蜂在一年中过早地去寻找食物,或者让它们在还太年幼的时候采蜜(通常是年龄较大的蜜蜂从事觅食工作)的压力,都可能导致蜂群崩溃综合征。

  那么现在我们到哪了?蜂群损失并没有减少多少:可怕的2013年很快就让2012年的好消息黯然失色。因此,尽管综合征还在,甚至媒体的关注度也在下降,但仍然有好消息:对传粉媒介,包括蜜蜂之外的其他物种,的研究空前丰富。我们在过去九年里获得的蜜蜂知识,要比过去几十年里加起来的还多!全世界的大学都在聘用农业学家(蜜蜂专家),世界各地的人们对蜜蜂的思考也远胜于其他生产食物的生物。假如说今天的人杀死一只蜜蜂的可能性要远小于九年前,那我一点都不惊讶。

  对于那4个“P”呢?它们还依然存在。杀虫剂(Pesticides)杀死蜜蜂;病原体(pathogens)到处都是;引起压力的管理手段(practices)和缺乏优质花粉(pollen)和花蜜来源,都会削弱蜜蜂抵御化学物质和传染病的能力。螨虫和杀螨剂,病毒和瓦螨,疾病和森林砍伐,所有这些因素都在相互作用。正如美国农业部“蜂群崩溃综合征指导委员会”在2009年所说的,“没有发现任何单一因素具有足够根据作为致病因子”;在2010年又说,“情况越来越明了,(蜂群崩溃综合征)不能归咎于任何单一的因素”。一切都是协同作用:蜜蜂受到来自各个方向的攻击,而这些因素的整体威力又远远超过其单独的作用。

  我们能做些什么?不需要禁止任何东西:涉及的化学物质太多了,有些物质如杀螨剂,所对付的瓦螨显然要比它们的毒性可怕得多。如果你知道任何能清除瓦螨,却又不会杀死蜜蜂的方法,那就太棒了。但这还不够,因为即使是花粉也能传播病毒。虽然无法阻止蜜蜂生病,但我们能帮助蜜蜂变得更加健康,更加有可能恢复蜂群。我们已经着手处理影响蜜蜂的一个因素:栖息地丧失。阻止栖息地的继续破坏,并逆转已经造成的结果。种植花圃,而不是精细修剪的草坪;保护森林和草原;或者在住宅附近放多几个花盆,种一些蜜蜂喜欢的花卉。你可以敦促本地政府部门在公共空间种植更多的花卉,例如在道路两旁或环形交叉路口。你甚至可以自己建立一个蜂巢!此外,请善待蜜蜂。如果你在某个地方遇到一群“不识趣”的蜜蜂,不要惊慌,也不要用药物喷洒它们。你可以联系本地的养蜂人或者其他可能认识养蜂人的机构,很快就会有人前来捕捉这群蜜蜂,并建立一个新的蜂巢。这些蜜蜂可以转移到其他地方而不必被杀死。

  此外,请记住蜜蜂并不是唯一的传粉者,也不是唯一的蜂类。西方蜜蜂(Apis mellifera)并非原产于美国或澳大利亚,或世界其他许多地方。原生的蜜蜂、熊蜂、集蜂科蜜蜂、木匠蜂等等,可能都是比驯养的蜜蜂更有忍耐力的传粉者。虽然这些原生蜂类本身也受到栖息地破坏和疾病等因素的威胁,但如果蜜蜂的情况没有改善,它们也可以作为备用计划。在那之前,新的研究结果会一直不断涌现,科学家也会努力为蜜蜂研究筹集资金——这一机制在过去几年里很成功,未来也会继续。

  总结一下,我们很可能永远无法排除四种因素中的任何一个,因为它们都是真实存在的。不过,我们还是会尽一切可能找出明确的原因、更好的解决措施和更安全的预防手段,当然还要努力让蜜蜂拥有足够的天然食物。与此同时,请继续关注蜜蜂!正是你的兴趣和关注驱动着科学发现,并且为新的蜜蜂研究提供资金,所以,不要让你的好奇心崩溃!

 

原文链接:https://www.quora.com/profile/Matan-Shelomi/Posts/Whats-the-Deal-with-the-Bees-part-2-A-History

如果我们能消灭地球上所有的蚊子,结局会怎样?

消灭地球上的蚊子会带来什么结果?这个看似简单的问题其实并不简单消灭地球上的蚊子会带来什么结果?这个看似简单的问题其实并不简单
 

  如果我们能消灭地球上的蚊子,那将带来什么样的结果?这个问题最初出现在Quora网站上,台湾大学的昆虫学系助理教授Matan Shelomi(中文名为薛马坦)在该问题下做了详细的解答。以下便是他的答案。

  这是我在Quora上最常被问到的问题类型,提问的形式多种多样,比如“蚊子存在的意义是什么?”、“蚊子在生态系统中扮演着什么角色?”、“我们能否消灭所有的蚊子?”、“我们如何完全摆脱蚊子?”、“有没有人尝试消灭所有蚊子?”,以及“为什么我们还没有完全消灭蚊子?”等等。除了蚊子,我们还会看到关于其他动物的类似问题,包括苍蝇、蟑螂,或者还有臭虫、跳蚤,以及不是昆虫的蜱虫。把这些问题合起来,或者一一回答这些问题,需要耗费无数的时间。因此,我决定写一篇文章,把所有这些问题的答案呈现出来。我们将把焦点放在蚊子上,因为这种动物的情况也能适用在其他所谓的害虫身上。

  听到人们如此迫切地希望一个物种灭绝,而不是阻止它们灭绝,是不是有种很奇怪的感觉?这种仇恨可不仅仅是因为蚊子很招人烦。事实上,蚊子堪称世界上对人类最为致命的动物,而且我是把人类本身也算了进去。它们传播,或携带诸如疟疾、黄热病、登革热、基孔肯雅热、西尼罗河病毒和寨卡病毒等疾病和病原体。每一年,所有这些疾病造成的死亡人数超过战争和杀人案件的总和。消除这些疾病将拯救数以百万计的生命,同时也能减少许多苦痛和残疾。如果没有蚊子,这些疾病将不会存在……但是,为什么会这样呢?

  我们需要杀死所有蚊子吗?

  不,因为并不是所有蚊子都是有害的。蚊子属于昆虫纲双翅目之下的蚊科(Culicidae),包括了超过3500个物种!雌性通常会在平静水体中产卵,从浅水池塘到花盆积水,从供鸟嬉戏的水盆到地上的积水,都是它们孕育后代的地方。蚊子幼虫在水中生长,以微生物、小颗粒或藻类为食。它们会在水中化蛹,成虫最终会离开水面飞走。

  蚊子成虫吃什么?大部分物种是素食主义者。它们吸食花蜜、植物汁液和果汁,并且从不吸血。消灭这些物种并没有必要;事实上,这还会带来负面效果。在无害的巨蚊属(Toxorhynchites)中,有超过90个物种。顾名思义,这类蚊子具有巨大的体型,而它们也是我们的“同盟军”:它们的幼虫以其他蚊子的幼虫为食!由于它们对人类有所益处,因此在我们尝试任何消灭“坏”蚊子的方法时,应当确保这些大蚊子安然无恙。

  在以吸食血液为生的蚊子种类中,只有少数(200种左右)吸食人血,其他的则以鸟类、蜥蜴或小型哺乳动物的血液为食。在能以人血为食的蚊子中,也不是所有种类都携带病原体,甚至在那些携带疾病的物种中,也不是所有种群都是有效的病原体载体。而且,不同的物种携带着特定的疾病。例如,引起疟疾的疟原虫就几乎只由疟蚊属(Anopheles)的种类传播。在大约460种疟蚊属蚊子中,只有大约100种能携带5种左右可感染人类的疟原虫(超过200种疟原虫是感染其他动物的)。在这100种蚊子中,只有30到40种能成为疟原虫属生物的寄主,给人类带来致病风险;其中,又只有屈指可数的几种疟蚊偏好人类血液作为食物来源,并只有5种能携带恶性疟原虫(学名:Plasmodium falciparum)——引发的疟疾最为危险,症状最严重,死亡率也最高。在这5种疟蚊中,最危险的是冈比亚疟蚊(学名:Anopheles gambiae),虽然这个物种本质上其实是由至少7个物种组成,但那又是另一个故事了……总而言之,如果你真的想要消灭疟疾,那只有很少几个物种关系最大,而首先必须把重点放在冈比亚疟蚊上。单单消灭这个物种(集合)就将拯救数百万人的生命。

  其他少数几个属的蚊子也会携带病原体,即所谓的“虫媒病毒”(arboviruses,即所有必须通过吸血性节肢动物媒介而感染脊椎动物的病毒)。伊蚊属(Aedes)的许多物种,尤其是埃及伊蚊(学名:Aedes aegypti)和白纹伊蚊(学名:Aedes albopictus),都是登革热病毒、黄热病病毒、基孔肯雅热病毒、西尼罗河病毒、拉克罗斯病毒(一种脑炎病毒),以及一些动物病毒如西部马脑炎病毒的传播载体。这些病毒中有许多还可以通过库蚊属(Culex)和绒蚊属(Culiseta)传播,前者还能传播鸟疟疾,后者则极少叮咬人类;同样能传播其中某些病毒的还有黄蚊属(Ochlerotatus)——不过这个属名还存在争议,我就不展开了。趋血蚊属(Haemagogus)能传播黄热病病毒和一些较为罕见的病毒,如马亚罗病毒(Mayaro virus)和伊利乌斯病毒(Ilheus virus)。沼蚊属(Mansonia)能传播一些虫媒病毒,但更主要是传播在亚洲和太平洋地区导致丝虫病的丝虫。其他的属也有一些携带丝虫的物种,能传播寄生狗和其他动物的犬心丝虫,以及引起人类象皮病(又称淋巴丝虫病)的几种丝虫。

  为什么某些物种相比其他物种是更好的疾病载体?答案是,蚊子并不仅仅是携带疾病:它们也被感染了。当蚊子将被感染的血液吸入体内时,它们的中肠也会受到感染。病原体会在中肠内增殖,然后喷涌到体腔,最终在那里感染唾液腺。整个过程可长达两周时间,取决于疾病的种类。当蚊子叮咬下一个受害者时,病原体就会随着唾液注入受害者体内。这也是艾滋病病毒无法经过蚊子传播的原因之一:病毒无法感染蚊子的中肠,而是直接被消化了。不同的蚊子种类可能会对某些特定的病原体免疫,中肠或唾液腺具有抵抗力,或者只是在病原体完成增殖周期并到达唾液腺之前就因为某些自然原因死掉。受感染的蚊子有时确实会寿命较短,因此演化机制会让这些病原体变得小心翼翼:它们不能在自己完成繁殖并注入新的宿主之前杀死蚊子。

  总结一下,我们不需要杀死所有的蚊子,只需要处理那些传播疾病的物种。

  蚊子为这个世界做了什么?

  除了传播疾病,蚊子的存在还有什么其他意义?更重要的是,那些传播疾病的物种是否扮演着某种角色,使它们值得存在于我们周围?

  让我们从幼虫开始。蚊子幼虫,也就是孑孓,生活在水中,以各种碎屑为食,它们确实在某种程度上能保持水体清洁,但其他许多不传播疾病的生物也能做到这点。孑孓几乎不会摄食任何重要的东西……除了巨蚊属的幼虫会以其他蚊子的幼虫为食,前面已经提到,我们应当避免让这个属的蚊子遭到“种族屠杀”。

  孑孓会被哪些生物吃掉?其他水生幼虫,比如蜻蜓和豆娘的幼虫、一些龟类、较大的蝌蚪,以及鱼类。最著名的孑孓捕食者是食蚊鱼(学名:Gambusia affinis)和霍氏食蚊鱼(学名:Gambusia holbrooki)。这两种鱼原产于北美洲,已经被普遍引进到世界各国,用于控制池塘和水潭的蚊虫。一些地方的政府还免费发放这两种鱼,认为它们能吃掉蚊子幼虫,而不是其他生物。这种方法在世界一些地方效果明显,特别是在俄罗斯城市索契附近,那里原本是疟疾热点;2010年,当地人还竖起了一座食蚊鱼的雕像。

  然而,认为这两种鱼只吃蚊子幼虫的观点并不准确,它们的名字也是一个误会。霍氏食蚊鱼其实更喜欢吃浮游生物、藻类和有机碎屑(与孑孓的食物相同),通常在没有其他选择时它们才会捕食孑孓等无脊椎动物。食蚊鱼是更厉害的掠食者,每天能够吃下相当于自身体重一半到一倍半的蚊子幼虫。不过,它们无法只依靠蚊子存活,还必须摄食浮游生物和其他昆虫等食物,否则就会营养不良并发育迟缓。虽然被称为“食蚊鱼”,但蚊子在这两种鱼的日常食谱中只占据很小的一部分。更糟糕的是,它们对其他鱼类极其凶猛,而那些鱼类本身在捕食蚊子上也同样高效。在澳大利亚,从20世纪20到30年代人为引进的食蚊鱼在水中横行霸道,欺压并消灭了当地鱼类和蛙类,使后者的数量降低到很低的程度,以至于蚊子的数量反而上升——因为掠食者的总数变少了。被外来食蚊鱼吃掉或杀死的本土蛙类和鱼类,很多本身就是重要的物种,如今却面临灭绝的威胁,这表明即使食蚊鱼真的能捕食蚊子,它们的引入也很可能成为严重的问题。索契之所以没有遭受这样的灾难,是因为那里一开始就没有多少会受到食蚊鱼威胁的本土动物类群。引入其他鱼类,比如鲶鱼甚至金鱼,都是有可能取得和食蚊鱼同样效果的。很显然,食蚊鱼属(Gambusia)并不是全球蚊子消灭行动的可靠帮手,但另一方面,我们也不用担心孑孓灭绝会导致鱼类消失的问题,因为没有一种鱼类(或其他动物)是单一地以它们为食。

  那么对于蚊子成虫呢?以它们为食物的生物种类就更加多样了,从鱼类到蛙类,从蝾螈到蜥蜴,从捕蝇草到鸟类和蝙蝠,更不用说其他昆虫了……这里顺便说一下,大蚊(大蚊总科的昆虫)有时被称为“蚊鹰”(mosquito-hawk),但它们其实不吃蚊子,事实上它们甚至不吃任何东西:大蚊成虫寿命很短,不进食,交配繁殖后就完成了一生的使命。真正吃蚊子成虫的昆虫包括蜻蜓和豆娘,它们的水生幼虫同样会捕食孑孓和孑孓发育成的蛹。它们是蚊子一生的天敌。

  这些自然捕食者能否用来消灭蚊子?而蚊子的清除是否会损害这些捕食者?不能,不会。再说一次,蚊子并不是所有这些生物的唯一食物来源。以一种体型较大的动物来举例,紫崖燕(学名:Progne subis)是一种外形十分漂亮的美洲鸟类,常常被认为是一种应对蚊子的生物防治物种。但是,它们的作用可能被高估了。许多研究者对这种鸟类的摄食行为进行了观察,发现蚊子在它们的食谱中所占比例并不大,而它们的摄食区域和时间也不与媒介蚊活跃的地点和时间重叠;而且,释放紫崖燕也并不会对当地的蚊子种群造成很大的影响(尽管也有些研究提出相反的意见)。此外,与食蚊鱼一样,紫崖燕也会带来适得其反的效果,因为它们会捕食其他掠食性昆虫,比如蜻蜓,以及从甲虫到蜜蜂等众多有害或有益的昆虫。除了蚊子、摇蚊、蠓、和苍蝇之外,蜻蜓本身也喜欢捕食蜜蜂和蝴蝶。蝙蝠也是如此,蚊子在它们的食物中只占不到1%。你能指责这些捕食者吗?蚊子体型微小,还不够塞牙缝的,而一只圆滚滚的甲虫或蛾子显然要更有营养得多。

  如果这些替代食物来源不存在呢?世界上有没有哪些地方蚊子是占优势地位的昆虫?有,在北极。虽然大部分昆虫喜欢温暖的气候,热带地区也确实拥有最高的昆虫多样性,但实际上,北极苔原才是世界上蚊子问题最严重的地方,因为那里为蚊子繁育提供了完美的“孵卵器”。北极苔原的土壤在冬天近乎冻结,而夏天土壤解冻,使整片地区成为巨大的蚊子繁殖场。蚊子在这些地方组成庞大的群体,形成一团团浓密的黑云。科学家认为,蚊子是这些地区鸟类最重要的食物来源……不过也有人表示反对,认为摇蚊(摇蚊科Chironomidae的种类)实际上在当地鸟类的食谱中占更大比例,并且会填补蚊子消失后留下的空白。因此,如果蚊子被消灭,那北极的鸟类将最可能成为(或许也是唯一)被波及的生物。幸运的是,北极地区占优势地位的蚊子是撮毛伊蚊(学名:Aedes impiger)和黑足伊蚊(Aedes nigripes),二者都不是人类疾病的传播者。因此,如果我们的目标是对抗传播疾病的物种,那北极就可以不用考虑了。

  那授粉的问题呢?有没有什么植物是依赖蚊子授粉的?有,很多,但其中大部分植物(比如一枝黄花属)也可以由其他昆虫授粉。少数植物的确更青睐蚊子授粉,即虽然其他昆虫能帮它们授粉,但蚊子是最为常见,也是最有效率的。这些植物都属于兰科,也是低温生活的种类。其中一个例子是北方小泽兰(学名:Platanthera obtusata),一种生长于北极地区的舌唇兰,主要依靠雌性伊蚊和少数几种蛾类进行授粉。这种兰花通过散发一种微弱的气味——能被蚊子探测到但我们的鼻子闻不到——来吸引蚊子,这种气味非常类似人类的体味。与北方小泽兰相近的一种兰花,Platanthera flava,也是主要依靠伊蚊传粉,小型蛾类次之。其他舌唇兰属(Platanthera)物种主要由其他昆虫授粉,蚊子其次;或者主要为自体授粉,很少需要昆虫帮忙;其他少数几种兰花也有类似的现象。因此,这些兰花中有一部分可能会因为蚊子被消灭而受到威胁。不过,这些兰花中没有哪一种是对生态系统本身有重要影响的,它们对人类来说也不是很重要;没有它们世界并不会有太多改变。这并不是说兰花物种灭绝的问题无关紧要,而是说解决昆虫传播疾病的问题相对而言更为迫切。

  彻底消灭蚊子会带来什么风险?

  正如你所看到的,蚊子中并不存在所谓的“关键物种”(keystone species,又称为基石物种)。没有哪个生态系统会因为任何蚊子的消失而崩溃。唯一的例外可能是北极苔原,但那里的蚊子种类并不是疾病传播者,因此可以被保留下来。

  当然,这些都是我们的假设。毫无疑问,我们并不知道所有蚊子种类与其所处环境中其他所有生命形式之间如何相互作用,我们也有可能忽略了一些东西。非确定目标的灭绝并不是唯一的问题。存在另一种可能性是,蚊子被消灭之后留下的空白(学术上称为“生态位”)将被其他更让人烦恼——尽管可能不会传播疾病——的生物所填充。最糟糕的情况是,一种携带病原体的蚊子取代了另一种,而最可能会发生的是,蚊子会被长角亚目蚊科以外的其他类群——包括蠓科、蚋科、蛾蚋科、网蚊科、瘿蚋科、幽蚊科、摇蚊科、Deuterophlebia科、细蚊科、粪蚊科和山蚋科等科的物种——取代。这些昆虫也具有水生的幼虫,有些物种的雌性个体也会吸食血液,其中有些还会吸食人血。少了蚊科的竞争者,以及可能变得更少的捕食者,这些类群的物种可能会迎来种群数量的爆发。另一方面,原先捕食蚊子的捕食者可能会更多地捕食这些类群,在一段时间之后使其数量达到平衡状态。这些与蚊子关系很近的类群会带来危险吗?摇蚊科的种类不会叮人,但蠓科的会;而且,它们的叮咬不仅让人持续瘙痒长达一星期之久,有些物种还会传播感染人类和动物的疾病(尽管目前还没有发现人疟疾或黄热病的记录)。

  蚊子还会以另一种出人意料的方式影响生态系统,这里又要再一次提到北极。蚊子控制着北美驯鹿(学名:Rangifer tarandus caribou)的迁徙。生活在加拿大的庞大驯鹿种群一直处于不断寻找食物的旅程中,但是它们在夏天的行程会多很多,跨越更长的距离前往海拔更高的地方,有时候还会避开最佳的觅食地点。这一切,都是因为它们要躲避夏季在北极地区肆虐的庞大蚊群。长时间行进而不进食,意味着北美驯鹿为寒冷冬天积蓄的脂肪更少,而这经常代表着死亡。消灭这些地区的蚊子将改变北美驯鹿很长历史时间里的迁徙路线,由此引发的后果无法预料。另一方面,今天北美驯鹿的种群数量只是曾经数量的一小部分——从数十万头减少到数千头,而人类对其栖息地的破坏是引起数量下降的主要原因。所以多一些北美驯鹿是件好事情。蚊子对北美驯鹿的伤害显而易见。在蚊子爆发最严重的时期,北美驯鹿一星期会损失多达1升的血液。因此,如果你问我的话,我会说它们肯定非常赞成把蚊子消灭掉。考虑到它们的种群数量和群体智慧,如果投票的话,票数一定很多。

  考虑到我们已经在世界很多地区根除了疟蚊,同时没有造成麻烦,因此真正极端糟糕的情况出现的可能性很小。不过,事情也没有绝对,任何灭绝或局部地区灭绝(extirpation,指一个物种在一块选定地理区域中已经消失或灭绝,但在其他地区依然存在)都可能带来难以预料的风险。问题在于:这些可能会改变某个生态系统的风险能与人类生命的价值相比吗?在多大程度上?我们并不是在争论应不应该拯救熊猫,而是要不要根除人类有史以来已知最主要的杀人凶手。考虑到虫媒病毒和疟疾目前仍在杀死或感染数以百万计的人,如果选择不消灭那些相关的媒介蚊,唯一的辩护理由就是:这么做的预期环境效应将带来同样的损害。我们不能为了对抗黄热病而在一整片热带雨林中施放毒药,因为数百万人依赖热带雨林获取食物、药物、木材、工作机会、清洁的饮用水和清洁的空气;药方比疾病更加恶劣,并影响更多的人。另一方面,假如我们消灭了埃及伊蚊,而一种蝾螈和一种兰花也会随之消失:这样的交易我们是可以接受的。这里的“我们”是指数百万因此不再因为黄热病而死亡的人。毫无疑问,其他物种的灭绝的确是悲剧,但对抗黄热病的胜利价值可以媲美诺贝尔和平奖。渡渡鸟和袋狼的灭绝没有给人类社会带来益处,因此完全是一场不幸,相比之下,埃及伊蚊或甘比亚疟蚊的消失,其价值将比最悲观估计的成本还要高。

  我们如何能消灭全世界所有的疾病媒介蚊?

  由于对生态系统进行改造的过程相当微妙,因此重要的是不要使用一些太过宽泛的方法。预测消灭一个物种的影响已经够难了:想象一下把这一过程中所有被意外杀死的物种都考虑在内……假如我们能全部预想到的话!所以杀虫剂可以排除:它们没有明确的目标,而且也不能在全球范围内奏效。空中喷洒药剂不会伤害到那些在室内叮咬人类的蚊子,在蚊子的繁殖区域喷洒杀虫剂也不会渗透到人类住地中无数的小空间,从空心的树洞,到塑料袋里的小块积水,都可能是蚊子繁衍的场所。这也是公众参与在蚊虫防治中显得特别重要的原因:每个人都必须尽到自己的责任,把自家后院里的蚊子孳生场所清理干净。否则,即使有一家没处理好,蚊子就会卷土重来。

  不,如果我们想要根除全世界的蚊子,就需要一种针对特定物种、使目标无法抵挡并无处可逃的方法。通过方案设计,必须确保只有目标生物受到影响,而且要让它们无法适应或演化出抵抗能力。我们需要某种使它们“自我毁灭”的方法,即目标物种在无意间导致了自己的死亡。这样的事情有可能吗?

  有可能,而且已经在做了。新世界螺旋蝇(学名:Cochliomyia hominivorax)是一种寄生蝇,其蛆虫会寄生在哺乳动物的健康组织上。人类也是这种寄生蝇的寄主,但受害更严重的是牛,被寄生的牛会在10天内死亡。20世纪50年代,美国一年因新世界螺旋蝇造成的经济损失超过2亿美元。事情已经到了刻不容缓的地步,但杀虫剂并不奏效。科学家对新世界螺旋蝇进行了大量研究,包括一项耗资25万美元、部分关于新世界螺旋蝇性行为的研究。这项研究遭到许多美国参议员的责难,认为纯粹是浪费纳税人的钱。不过,这些参议员很快就乖乖地收回前言,认错道歉。科学家发现,雌性新世界螺旋蝇其实是单配的,即一生中只交配一次。研究者爱德华·尼普林(Edward Knipling)和雷蒙德·布什兰德(Raymond Bushland)推测,如果一只雌性新世界螺旋蝇与一只不育的雄性交配,那它的卵就将永远不会孵化;而由于雄性可以反复交配,因此一只不育雄性能使很多只雌性无法产生后代。因此,如果将足够多数量的不育雄性新世界螺旋蝇(不会对牛等牲畜带来影响,因为雄蝇不会吸血或产卵)“倾泻”到生态系统中,就能立刻缩小下一代的种群规模。这一过程可以反复进行多次,直到最终每只雌蝇都与不育雄蝇交配,到了那个时候,整个种群就会永远消灭了。

  在20世纪50年代的实验室中,科学家使用X射线(后来是伽马射线和其他技术)对新世界螺旋蝇进行了昆虫节育技术(sterile insect technique,SIT)的试验。他们用碎肉大规模培养雄蝇,然后用射线照射,强度足以使它们不育,同时又不会太虚弱,以至于无法与正常雄蝇竞争。长话短说,这种方法奏效了。通过每隔几星期一次地大量释放这种不育雄蝇,科学家成功地消灭了美国的新世界螺旋蝇,接着是墨西哥,然后继续向南,最终北美洲和中美洲都再也见不到这种寄生蝇的踪迹。1988年,新世界螺旋蝇被意外地带入了利比亚,而就在1990年12月,该国就引入了不育雄蝇,并在不到一年的时间里就根除了这种寄生蝇。如今在巴拿马,不育雄蝇还会被定期投放,以建立一堵生物墙,阻挡从南方飞来的任何雌蝇。这些措施仅为美国畜牧业就节省了超过200亿美元,这个数字还在不断增加。研究的作者因此获得了1992年的世界粮食奖(World Food Prize),该成果也被誉为“(20)世纪最伟大的昆虫学成就”。

  对于安全消灭疾病媒介蚊,昆虫节育技术的原理是很可取的,因为其不会对环境造成其他影响,除了会目标物种本身的消失;而且,这种方法一次只会作用在一个物种上,对埃及伊蚊的昆虫节育技术不会对撮毛伊蚊有任何影响,更不用说其他属的蚊子,以及其他昆虫、哺乳动物或人类。许多蚊子种类的雌性也是单配的,因此理论上也可以应用昆虫节育技术。此外,由于只有植食性的雄性被释放,因此就算在一个地方释放数十亿只这样的蚊子,也不会使人群被多叮咬一口。非洲的部分地区已经成功应用昆虫节育技术治理了舌蝇(Glossina spp。,能传播非洲人类锥虫病,即昏睡病或嗜睡病),但在其他地方,这样的尝试多以失败告终。在美国佛罗里达州治理四斑按蚊(学名:Anopheles quadrimaculatus)的过程中,尽管花了接近一年的时间,但依然没有任何效果,因为投放的不育雄性竞争不过正常的个体,没有交配的机会。在加利福尼亚州治理跗斑库蚊(Culex tarsalis)的过程中,也发生了同样的情况。这种技术存在的问题是,辐射会使蚊子变得虚弱,而且(或者)缩短它们的寿命,因此无法吸引雌性。并不是所有的昆虫都会对射线照射反应良好,这也限制了昆虫节育技术的使用。

  还有一种策略是“胞质不亲和性”(cytoplasmic incompatability),听起来比它本身还复杂。该方法不用辐射,而是用一种名为“沃尔巴克氏体”(Wolbachia)的细菌感染蚊子。这种细菌能感染节肢动物,包括很大部分昆虫,以及一些线虫。它们能生活在昆虫细胞内部,包括卵细胞和精细胞。当被沃尔巴克氏体感染的精子与未受感染的卵子结合时,合子将无法存活。效果保证。1967年,缅甸的奥波市就是利用这种方法,在9个星期内成功消灭了致倦库蚊(学名:Culex quinquefasciatus)。然而,当野生蚊子同样被沃尔巴克氏体感染时,这种方法就会失效:如果卵子和精子都被同一菌株感染,或者卵子被感染而精子未被感染,那它们结合而成的合子就会存活,并长成新的雄性和雌性,后者的卵子同样对沃尔巴克氏体免疫。另一方面,在实验室中高密度培育被感染的蚊子还存在很大的问题:对冈比亚疟蚊的研究显示,那些以高密度培育出来的个体很难竞争过低密度培育或自然密度下成长的个体。投放所用的蚊子需要大量且廉价地培育出来,但如果把成本压得太低,它们就可能无法与野生雄性展开竞争,并将最终失败。

  还存在另一个问题:由于我们不希望释放吸血的雌蚊,因此节育技术也好,其他方法也好,我们都需要在实验室培育的蚊子被释放之前,以某种方式将其中的雌蚊清除掉。不幸的是,蚊子中的性别比例为50/50,因此有必要想出一种分隔雄性和雌性的方法。科学家一开始所用的方法简直不能再原始了:雄蚊和雌蚊的蛹在颜色和大小上有细微的区别,因此可以用人工或带有过滤器的机器将它们分拣出来,确保只有雄蚊被送去用射线照射,然后释放。令人郁闷的是,这种筛选方式对疟蚊属无效,因为二者的蛹大小相同。甚至在这一步之前,许多金钱也是白白花掉的,因为实验室里的雄蚊和雌蚊都消耗同样多的资源。可以这么说,在昆虫节育项目中,只有不到一半的昆虫会最终被释放,实际的投入是理论上投入的两倍。如果想在全球范围内采用昆虫节育技术消灭媒介蚊,我们需要释放数量极为庞大的不育雄蚊,高昂的成本将是必须考虑的问题。

  有没有什么方法可以确保只培育雄蚊,或者提前把不必要的雌蚊先杀死呢?有,使用“遗传性别品系”(genetic sexing strains,GSS)。这是一种用了很久的技术,原理是将一个显性的选择标记——使持有者能够在致命条件下存活下来的某个基因——连接到雄性的性染色体上。一个成功的例子是名副其实的“MACHO”(西班牙语中健壮男子的意思):一个在雄性染色体上具有抗杀虫剂基因的白魔按蚊(学名:Anopheles albimanus)品系。蚊子通常具有和人类一样的XY型性染色体,只有雄性具有一条Y染色体。当用杀虫剂处理一堆MACHO的卵时,可以杀死99.9%的雌性。20世纪70年代晚期,在萨尔瓦多,这一方法确保了每天可以投放100万只雄蚊用于控制野生蚊子的数量。这场清除行动几乎成功,直到其他国家的蚊子又迁移了过来。无论最后我们选择了哪一种技术,都应该能够普及到世界范围。尽管有接近成功的前例,但遗传性别品系技术仍然没有解决辐射会导致许多雄蚊竞争力下降的问题。

  最新的一项技术完全跳过了辐射。该技术被称为“RIDL”,是“昆虫显性致死释放技术”(Release of Insects carrying Dominant Lethals)的缩写,由昆虫学家卢克·阿尔菲(Luke Alphey)发明。RIDL技术中,雄蚊不必接受辐射照射,因此它们和野生的雄蚊一样健康,一样富有竞争力,但也同样是可育的。不过,它们体内携带着一个致命的基因,能导致幼虫后代在长到吸血成虫之前死亡。目前RIDL技术涉及的一种基因被称为“tTAV”(tetracycline repressible activator variant,四环素可抑制活化剂变体),能产生一种有毒蛋白质,阻塞昆虫细胞内的细胞器活动,使其他基因无法激活,从而导致昆虫死亡。这种技术只在蚊子自身的细胞内起作用,所产生的蛋白质在被其他动物摄食后会被消化降解,从而对任何捕食被改造蚊子及其幼虫的动物没有任何伤害。这是一个完全无毒的体系。“但是等一下,那这些蚊子在实验室里是怎么长到成体的?”也许你会这么问。答案是四环素(Tetracycline),这种常见的抗生素同时也是tTAV的解毒剂。在实验室培育中,研究者会用四环素喂食雄蚊,使它们得以发育为成体,但是到了野外,它们和它们的后代就没有活路了。目前,美国南部和南美洲正在使用RIDL技术对抗蚊子,并且已经使传播登革热的蚊子数量大幅下降;巴西也正在使用该技术阻止寨卡病毒的蔓延。

  目前科学家还开发了一种应对地中海实蝇(学名:Ceratitis capitata)的新技术,未来或许也能用于媒介蚊的防治。这是一种雌性特异性的RIDL技术,其原理是:雄性携带的一个基因能产生某种蛋白,在没有解毒剂的情况下,这种蛋白只会杀死雌性。在该体系中,雌性与被改造的雄性交配之后,会产下完全可育的卵,但其中的雌性后代会在幼虫时期死亡,只有雄性后代能存活到成体。这些雄性携带着被改造的基因,继续与数量变得更少的雌性交配。通过这种方法,人们只要释放一次雄性,就可以引发目标种群中的连锁反应,使其数量逐代减少。

  RIDL是一种神奇的策略,对环境或非目标生物没有任何有害影响,甚至能使人们不必与辐射打交道。不过,由于该技术涉及到基因改造,也就是说改造后的蚊子本质上是转基因动物,这也就意味着有一些“惯犯”会努力尝试阻止它们,有的甚至散布起相当有想象力的谎言,而媒体则往往没有能力分辨事实和谎言,或者根本就不感兴趣。大部分故事担心蚊子释放之后会到处乱飞,并叮咬当地居民。有些文章则宣称这些蚊子是在给人类接种对抗疾病的疫苗,如果真是这样的话就太妙了,可惜并不是。还有的人宣称被这些蚊子叮咬之后会让人变异,这同样是够荒谬的。一些人甚至宣称新生儿小头畸形并不是由寨卡病毒引起的,而是因为那些被释放出来的蚊子,并称这种病是“松散基因综合症”。这种疾病当然是不存在的,而且在生物学上也不可能;事实上,这些人之所以否认真实存在的、由寨卡病毒导致的新生儿小头畸形问题,是为了恐吓人们远离转基因,并更好地销售他们的高价有机产品。这是对真正人类痛苦的无耻利用。幸运的是,你现在将了解一个非常重要的事实:雄性蚊子不会叮人——这几乎可以用来反驳上述所有关于昆虫投放的荒谬描述。雄蚊不会吸血,实际上还会避开人类;而由于投放的只有雄蚊,因此认为被投放昆虫会伤害人类的观点完全是无稽之谈。

  这些技术是否意味着我们能够一劳永逸地摆脱杀虫剂?还没到那个程度。请记住,昆虫节育技术和RIDL都要求释放的雄蚊要远多于野生雄蚊。无论我们培养不育或基因改造雄蚊的效率有多高,只要野生种群的数量过多,那这些技术就永远不能发挥实际作用。相反地,我们需要先用杀虫剂把野外种群的数量降下来,降到一定阈值时,才能使昆虫节育技术和RIDL奏效。此外,如果我们想让整个星球摆脱这些物种,那雄蚊的投放就必须覆盖它们的整个分布范围,而这意味着无比广阔的空间。当然,有进步就是好的,即使无法消灭世界上所有的疾病媒介蚊,我们也已经使全世界范围内蚊媒疾病的死亡率大幅下降。

  不过,再等一下!有一种技术,不仅能在完全不伤害携带者和环境的情况下消灭病原体,而且不需要投放或培育昆虫。首先,让我介绍一下查加斯病(又称美洲锥虫病),由美洲锥虫(学名:Trypanosoma cruzi)引起的一种疾病。美洲锥虫的携带者是锥蝽(锥蝽亚科Triatominae的物种),其中最厉害的两个物种是骚扰锥蝽(学名:Triatoma infestans)和长红锥蝽(学名:Rhodnius prolixus)。锥蝽又被称为“亲吻虫”,因为它们喜欢叮咬人类嘴巴附近的区域吸食血液。它们还有一种令人不适的习惯——吃饱之后就开始排泄。而且,当被叮咬的人抓伤口的时候,会把它们的粪便弄进伤口里,造成感染。查加斯病会带来一些可能致命的症状,比如心室扩大。科学家在锥蝽身上进行过昆虫节育技术的尝试,但后来又有了新的防控策略——转基因共生菌(paratransgenesis)。与对昆虫进行基因改造,使其产生某种蛋白质(转基因)不同,这种新技术是对昆虫体内的共生微生物进行基因改造。以长红锥蝽为例,这种昆虫的体内都具有一种共生细菌——椿象红球菌(学名:Rhodococcus rhodnii),为它们制造维生素,以及其他从血液为主的食物中无法获得的物质。对细菌进行基因改造比较容易,因此科学家开发出了能产生有毒蛋白质(对美洲锥虫而言)的转基因共生体。如果用改造过的椿象红球菌喂食长红锥蝽,后者就会对美洲锥虫免疫,不再成为传播载体。细菌还可以很容易地大量培养,从而省略了昆虫投放的问题。最棒的是,受到感染的锥蝽成虫会将转基因共生菌传递给后代:锥蝽幼虫经常以成虫的粪便为食,从而将椿象红球菌摄入体内(这种细菌无法在我们人类的血管里存活,因此既不会伤害我们,也不会带来什么好处)。这种新技术相当有前景,把含有转基因椿象红球菌的锥蝽粪便投放到美洲锥虫肆虐的地方,最终的结果就是这些寄生虫被完全消灭,而锥蝽安然无恙,整个生态系统也完全不会受到影响。转基因共生菌技术或许还能用在其他地方,科学家正致力于开发适用其他物种的转基因共生菌,比如利用一种基因改造的真菌使疟蚊对疟原虫免疫。

  到这里,你应该已经对是否应该把某个蚊子物种消灭,以及这么做是否可行有清晰的概念了。如果你对另一些昆虫,比如臭虫、蟑螂等也有类似的问题,或许你可以尝试自己来回答一下。你可以问自己:这类昆虫中有哪些物种是真的有害?昆虫节育技术(SIT)是否可行?有没有其他应对相关疾病的方法?如果你对这样的问题感兴趣,可以考虑一下从事医学昆虫学、流行病学、遗传学或(理所当然的)医学等领域的工作,或许我提到的那个诺贝尔奖有朝一日就会属于你。

  与此同时我们应该做什么?

  在全球范围内根除疾病媒介蚊,无论能否做到,也无论是不是一个好主意,都与现实有很长的距离。在那之前,最好的方法是做到局部根除。如果你有一片小池塘,放一些金鱼、锦鲤或孔雀鱼进去吃蚊子幼虫,没必要一定要用食蚊鱼。杀虫剂是另一个不那么理想的选项,因为那些有益的昆虫也会被杀死。不过在紧急情况下也可以酌情使用,比如目前在巴西就使用杀虫剂来对抗寨卡病毒……当然,并不是这些化学药品导致了新生儿小头畸形——无论阴谋论者怎么说,这样的说法都是完全没有被证实的。目前所用的杀虫剂中大多数都是对人体无毒的。

  对于在容器积水中孳生的蚊子,要经常清理容器或者把水排干。注意任何能积蓄雨水的地方,从喂食动物的小碗到花瓶,从旧轮胎到塑料袋或帆布。从这些角落里孳生的蚊子最先叮咬的就是你,因此你所做的一切,都是在为保障公众健康做贡献。最重要的是,这是在保护你自己。当你深入某种蚊媒疾病肆虐的地方时,记得在皮肤或衣物上喷洒防虫喷雾,并在睡觉时挂起蚊帐。对儿童来说,蚊帐的作用非常重要,因为他们在感染疟疾等疾病时症状最为严重。

  想要知道更多信息,可以咨询你当地的传染病媒介防治机构或蚊虫治理的地方网站,也可以咨询当地的专业人士,听取他们对本地区蚊虫防治的建议。你也可以在美国疾病防控中心或美国国家过敏和传染病研究所的网站上了解到与蚊子或其他昆虫为媒介的疾病信息。

 

原文链接:

https://www.quora.com/profile/Matan-Shelomi/Posts/Mosquitoes-Can-we-get-rid-of-them-and-what-would-happen-if-we-did

从传说到现实:走进美丽神奇的海螺世界

蓝蓝的大海水,蓝蓝的水上天。蓝蓝的海水中,孕育了无数美丽而神奇的海螺。

在我国沿海许多地方,从福建的东海之滨,到海南三亚的黎族村庄,都流传着海螺姑娘的传说。1955年,著名作家和诗人阮章竞根据民间传说创作了童话诗《金色的海螺》。1963年,上海美术电影制片厂将这个故事搬上了银幕,精美的画面和悠扬的配乐,使这部同名的剪纸动画片成为电影史上的经典。

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《金色的海螺》讲述了这样一个故事:大海的那边居住着一个勤劳的青年,一年三百六十个早晨,无论大海涨潮退潮,他都要出海打鱼。有一天,青年在海中捞到一个金色的海螺,他把海螺带回家,养在水缸里。之后,在青年出海的时候,海螺就化作一位美丽的少女,帮助青年烧火做饭,缝补衣裳。这位海螺姑娘其实是海中珊瑚仙岛上的蓝海仙女,从前是被打渔少年救过的小金鱼。为了报答救命恩人,她变作海螺姑娘,决定陪在青年身边,每天一同劳动、歌唱。

三年之后,海螺的母亲海神娘娘发现了海螺的踪迹,她威胁青年离开海螺,否则就以水淹人间。面对威逼和利诱,青年表现出了无比的勇敢和真诚,并最终打动了海神娘娘。他和海螺姑娘终于幸福地生活在一起。

其实,在中国民间,类似海螺姑娘这样的传说并不少见,比如在很多地方流传的田螺姑娘传说,也是差不多的故事内容,只不过海螺变成了田螺。为什么会出现这么多如此相似的“螺女”传说呢?一方面,这说明了螺与普罗大众的生活密切相关。“螺”其实并不是专业的生物分类名称,而通常是腹足纲中具有螺旋形外壳的所有水生种类的统称。在西方语言中,一般不会区分水生的螺类和陆生的蜗牛。在海洋中生活的螺被称为海螺,淡水中则经常被称为田螺或螺蛳。无论是海螺还是田螺,都是普通百姓喜爱的美食——这或许也是海螺姑娘或田螺姑娘的举动往往与饮食联系在一起的原因。

另一方面,螺的外形是女性的象征,许多女性也会用螺壳作为装饰品,或者模仿螺壳形状梳理自己的头发——这种发型被称为“螺髻”。在民间文化中,螺还具有占卜、预言的功能,某些种类的螺壳还是重要的宗教法器和身份象征。此外,有些海螺还曾经在人类社会发展历史中扮演过重要的角色,比如宝贝科的货贝就曾经在许多国家被作为原始货币。

 四大名螺

我们常常可以听到所谓“四大名螺”的说法,这里指的是法螺、鹦鹉螺、唐冠螺和万宝螺四种具有高观赏性的海螺。从古至今,这四种海螺一直受到人们的喜爱,也受到许多爱好者的追逐。一方面,通过这些海螺,我们感受到了大自然的神奇,感受到了海洋生物之美;另一方面,人类的捕捉和追捧,也使其中一些海螺物种数量不断减少,给海洋生态系统带来了潜在威胁。以下,我们就通过这四种著名的海螺,走进美丽而神奇的海螺世界。

 法螺

在佛教中,法螺是一个重要的法器。法螺又称大法螺、凤尾螺,是一种分布范围广泛的大型海螺。法螺是珊瑚礁中体型最大的软体动物之一,壳长可以达到60厘米。磨去壳顶之后,法螺可以制成号角。在重要的宗教仪式中,声音占据着非常重要的地位,往往被用作时空界限的标志,这其中就包括钟声、鼓声和螺声等。

在珊瑚礁生态系统中,法螺还具有十分重要的生态功能。它们是少数几个能摄食长棘海星的物种之一。长棘海星是一种体型庞大、破坏性极强的海星。据报道,这种海星已经在大堡礁和西太平洋的珊瑚礁造成了大量珊瑚死亡。法螺具有灵敏的嗅觉系统,在追踪到长棘海星之后,它会迅速靠近,利用身体重量和强有力的腹足包裹住长棘海星的身体。接着,法螺将如同锉刀的齿舌伸入长棘海星的中央体盘,并分泌酸性的消化液。经过大约一个小时,长棘海星的肉质部分基本被法螺吃掉,礁石上只留下软塌塌的残骸。

近年来长棘海星的爆发是否与法螺等天敌的数量下降有关,目前还存在争议,但毫无疑问的是,法螺对控制长棘海星的肆虐有着重要作用。法螺对水体环境要求很高,而且生长缓慢,如今活体的大型个体已经越来越少见。在澳大利亚和其他一些国家,法螺已经得到了法律保护,但在世界许多地方(包括互联网上)依然可以合法买卖。

 鹦鹉螺

许多人第一次听说鹦鹉螺,或许是在法国小说家儒勒·凡尔纳的《海底两万里》中,书中出现的潜艇就被称为“鹦鹉螺号”。巧合的是,在这本书出版近半个世纪后,世界上第一艘实际服役的核动力潜艇也被命名为鹦鹉螺号,虽然这个名称承继自1803年服役的一艘美国海军多桅纵帆船与之后沿袭此名的两艘常规动力潜艇。

鹦鹉螺是一种非常独特的海螺。首先,它们不像其他绝大多数海螺一样属于腹足纲,而是属于头足纲,与章鱼、墨鱼和鱿鱼的关系更近。其次,它们又是现生头足纲动物中唯一具有外壳的种类。它们的外壳薄而轻,以螺旋形盘卷起来,形似鹦鹉的嘴,也因此得名“鹦鹉螺”。虽然船蛸这类远洋章鱼具有类似贝壳的结构——它们也被称为“纸鹦鹉螺”——但这是只有雌性个体才能分泌形成的卵盒结构,也不像鹦鹉螺一样具有填充气体的腔室,因此并不是真正的头足纲贝壳。

说到鹦鹉螺的外壳,就不得不提到等角螺线。法国哲学家、数学家和物理学家笛卡尔在1638年发现了等角螺线,之后数学家雅各布·伯努利对其重新进行了研究,并发现了许多特性。鹦鹉螺的外壳纵切之后,切面呈现出优美的等角螺线,而等角螺线本身又与黄金分割密切相关,这不禁让人感叹生命的神奇。

切开鹦鹉螺的外壳之后,我们还可以看到其中被隔板分隔而成的三十余个壳室。鹦鹉螺的身体居住在最后一个大壳室中,其余壳室则充满气体(主要为氮气)。随着鹦鹉螺的成长,壳室会周期性向外侧推进,外套膜后方则分泌出碳酸钙和有机物质,形成新的隔板。在各个壳室之间有一个贯穿的细管,可以输送气体。鹦鹉螺可以通过调节气体来控制上浮、下沉和水平移动,这种方式与潜艇的原理十分相似。

鹦鹉螺分布于印度洋和太平洋。在鹦鹉螺的主要产地法属新喀里多尼亚,还以鹦鹉螺作为国徽的主要图案。目前,这些在地球上存在了数亿年,外形、习性却又变化极少的“活化石”已经数量稀少。由于对生活环境有数个大气压的水压要求,它们也很难进行人工饲养。2016年,所有鹦鹉螺科物种都被列入了濒危野生动植物国际贸易公约(Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora,CITES,又被称为华盛顿公约)的附录Ⅱ。在我国,鹦鹉螺属于国家一级保护动物。

 唐冠螺

唐冠螺又称为冠螺。顾名思义,这个名称来源于唐冠螺的外形酷似唐代的冠帽。无独有偶,唐冠螺在英文中被称为“horned helmet”,意思是角盔——你可以想象一下古代维京人头上戴的有两只尖角的头盔。

唐冠螺也是一种珍贵的大型海螺,螺壳又大又厚,长度在5厘米到41厘米之间,高度可达30厘米。唐冠螺壳面呈灰白色到浅橙色,具有金属光泽,上方长有许多较大的角状突起。在狭长的壳口周围,具有很厚的片状突起,并形成一个三角形的平面,呈鲜艳的橙色。独特的形状和颜色,使唐冠螺成为许多人追逐的观赏螺类。

唐冠螺主要分布于温暖海域,包括我国台湾、西沙群岛、南沙群岛海域,以及印度—西太平洋暖水区。它们通常珊瑚礁附近沙质或碎珊瑚底质的浅海中活动,以海胆等棘皮动物为食。虽然还没有被列入国际自然保护联盟的濒危物种红色名录,但唐冠螺在许多地方已经受到人类的严重威胁。由于唐冠螺也能捕食长棘海星,因此它们在澳大利亚昆士兰州受到严格的保护。在我国,唐冠螺属于国家二级保护动物。

 万宝螺

四大名螺的最后一个成员是万宝螺,属于唐冠螺科,与唐冠螺在分类学上比较接近。万宝螺也是一种大型海螺,螺壳又厚又沉,壳体长度可达17厘米。万宝螺壳面的颜色鲜艳,深浅不一的白色和橙红色纵横交错,并且富有光泽。和唐冠螺一样,万宝螺也主要栖息在靠近珊瑚礁的沙质海底,是海胆的重要捕食者。它们也主要分布在热带印度—太平洋海域。

四大名螺只是海螺世界中微不足道的一小部分,大海中还生活着无数同样美丽的海螺,比如色彩斑斓如同虎皮的虎斑宝贝(又名黑星宝螺,为国家二级保护动物),比如具有超过100根棘刺、如同一把精美梳子的维纳斯骨螺,又比如外形类似圆锥、能分泌毒素的芋螺等等。所有这些,都是五光十色、精彩纷呈的海洋世界中不可或缺的部分,值得我们的欣赏和珍惜。

 

略删改后发表于《知识就是力量》2017年6月期

复活灭绝生物:选哪一种最合适?

真猛犸象的艺术想象图真猛犸象的艺术想象图
最后一只袋狼(学名:Thylacinus cynocephalus)死于1936年最后一只袋狼(学名:Thylacinus cynocephalus)死于1936年
一对渡渡鸟(学名:Raphus cucullatus)渡渡鸟(学名:Raphus cucullatus)

  复活灭绝动物或许很快就将成为现实,国际自然保护联盟(International Union for the Conservation of Nature,IUCN)已经在制定计划,鼓励对这项技术的合理使用。

  想象一下,当你踏上毛里求斯岛的土地时,渡渡鸟会一摇一摆地向你发出问候;或许,你更喜欢前往西伯利亚荒野,一睹猛犸象的雄伟身姿;要不然,去澳大利亚看看塔斯马尼亚虎,也就是袋狼,或者到新西兰寻找巨大的恐鸟。当然,这样的生态旅行目前都还无法实现,因为所有这些奇特生物都已经灭绝。

  或许不远的将来,我们可以见到复活的灭绝动物,科学家正在研究使它们重现世间的技术。很自然地,我们会将复活计划与那些最具有魅力的灭绝物种联系起来,谁会想到圣赫勒拿橄榄(学名:Nesiota elliptica)呢?或者巴拿马树蛙(学名:Ecnomiohyla rabborum)?后者的最后一位成员被称为“Toughie”,于2016年9月在美国乔治亚州的亚特兰大植物园去世,宣告了又一种两栖动物的灭绝。

  那么,你会如何选择复活哪一种灭绝生物呢?

  我们或许应该询问专家,但目前还找不到合适的人。科技发展还没有先进到能切实可行地复活灭绝物种。就目前而言,围绕在复活话题周围的大部分只是对着水晶球来预测未来。尽管如此,许多专业人士也对这种可能性展开了十分严肃的探讨。

  国际自然保护联盟的职责是评估每个物种的保育状态,他们很自信地认为,复活技术最终会成为一个很可行的选项。事实上,该组织还在2016年5月发表了一份非同寻常的文件,对如何管理正在灭绝的物种提出了指导意见。

  加拿大卡尔加里动物园的保育和科学主管阿克塞尔(Axel Moehrenschlager),以及新西兰奥塔哥大学的菲尔·塞登(Phil Seddon)参与起草了这份指南。他们都是“再引入”——将(活着的)生物引入它们曾经生活的景观中——领域的专家。毕竟,复活灭绝生物和生物再引入在概念上有一定的相似性。

  他们指出,复活灭绝生物的目标不应该是简单地培育出单独个体,供动物园进行展示。相反,复活灭绝生物应当被视为与现有再引入项目类似的过程:目标应该是产生具有遗传多样性、种群可以延续、生活在健全栖息地中的生物。

  2013年,一场有关复活灭绝生物的TEDx讨论激起了人们对这一问题的想象,也带来了更多的争论。在那之前,研究者主要关注的问题是这一技术能否实现。阿克塞尔说:“但我们(IUCN)要问的是,在什么样的条件下可以进行这样的工作,以及这对保育工作意味着什么?”

  “我们现在还有一段时间,可以让人们思考可能会遇到的复杂情况,”塞登说道。国际自然保护联盟并不十分支持复活计划。他们提前起草了这份指南,是为了在复活技术成为保育工作者的工具之后,能有与之配套的行为准则。即使是人们熟悉的物种,再引入原来的栖息地时也有种种不确定性;因此在考虑引入一个已经灭绝成千上万年的物种时,更不能忽略任何可能的风险。

  塞登称,将现有物种引入到它们已经消失很久的生境时,会遇到各种各样意想不到的结果。在一个生态系统中,每个物种都扮演着各自的角色。例如,食草动物可以使植被生长得到控制,而顶级掠食者又控制着猎物种群数量的稳定。

  “我们仍然秉持着生态系统功能性的观点,但我们也了解,某些物种比其他物种更不显得多余,”塞登说,“复活的灭绝动物可能会填补生态系统中的某些空白,或者发挥同样的功能。”这一概念与生态复位项目十分相似。阿克塞尔描述了在塞舌尔群岛和加勒比海岛屿中重新引入象龟的过程。这些象龟能发挥关键的食草功能,就像之前存在过的那些象龟物种一样。

巴拿马树蛙(学名:Ecnomiohyla rabborum)已经灭绝巴拿马树蛙(学名:Ecnomiohyla rabborum)已经灭绝
一只阿尔达布拉象龟(学名:Aldabrachelys gigantea)阿尔达布拉象龟(学名:Aldabrachelys gigantea)

  世界范围内的生态复位和再引入项目普遍遵循国际自然保护联盟的指南,以此决定引入的物种,以及这些物种应该去的地方。那么,是否可以利用类似的理论模板,选择一种灭绝物种进行复活呢?

  2014年,阿克塞尔和塞登提出了一个包含10个问题的筛选试验,希望找出可能的候选复活物种。这些问题涉及了灭绝的原因、栖息地需求,以及再引入时对环境的冲击和潜在风险。比如,我们是否知道该物种灭绝的原因,以及我们能否列出当前或未来引发其灭绝的因素?如果我们不知道它当初为什么灭绝,那在它复活之后要保护它不再灭绝几乎就是不可能的。

  对这一物种来说,现在是否还有合适的栖息地,未来这些栖息地是否会一直存在?为了回答这个问题,保护工作者需要了解候选物种对气候、物理空间和食物等方面的需求。

  最后,我们能否预测、缓解并控制复活物种所带来的冲击和潜在风险?再引入的物种可能会消灭生态系统中现有的成员,或者传播能感染牲畜和人类的疾病。它们可能会干扰农业或人们的日常生活。如果诸如此类的场景变成现实,我们处理问题的难度会有多大?

  在一个物种被选中进行复活之前,它必须通过所有这些冗长的测试。“如果在测试中失败,你就出局了,”阿克塞尔说,“即使你通过了,你也只是足够进入下一阶段的评估而已。”研究人员对3个候选物种进行了测试,分别是袋狼、白鱀豚和加利福尼亚甜灰蝶。它们的命运会如何呢?

  国际自然保护联盟于2006年宣布白鱀豚功能性灭绝(尽管2016年10月有过未经证实的目击记录)。这种淡水鲸类生活在世界上人口最为密集的地区之一,面临着环境污染、捕猎和栖息地丧失等威胁。有些个体在被渔网缠住之后很快死去。

  所有威胁白鱀豚生存的因素依然存在。工业废水继续流入长江,导致栖息地进一步退化。与其他任何物种一样,如果无法找到合适的地方让白鱀豚健康生存,那放归它们的努力就是徒劳的。

  “如果没有合适的栖息地,而且威胁无法消除,那么做这些事情就没有任何意义,”阿克塞尔说,“在复活那些可能没有任何野外存活希望的物种时,需要考虑到伦理、道德、后勤保障和资金投资等问题。”

  对于加利福尼亚甜灰蝶和袋狼,情况似乎更乐观一些。最后一只袋狼死于1936年。捕猎、栖息地丧失和缺乏食物是袋狼灭绝的主要原因。这种有袋类动物生活在混合森林、湿地和近海灌木丛中,部分栖息地目前还完整保留着。事实上,它们甚至曾经被保护起来,以确保袋獾有足够的领地——二者具有重叠的栖息地。没有研究表明袋狼携带任何异常疾病,复活它们应该不会遇到多少抗议,除了可能有农民会担心偶尔丢失几只羊的问题。

  加利福尼亚甜灰蝶曾经生活在旧金山地区,其栖息地随着城市的扩张而不断缩小,并最终在1941年宣布灭绝。不过,目前金门公园中还保留着一些合适的栖息地,生长着它们所青睐的树木。另一方面,这种蝴蝶引发有害事件的可能性很低,而且成年蝴蝶往往成群飞舞,在需要的时候可以很容易进行采集。

一只白鱀豚(学名:Lipotes vexillifer)白鱀豚(学名:Lipotes vexillifer)
加利福尼亚甜灰蝶(学名:Glaucopsyche xerces)已经灭绝加利福尼亚甜灰蝶(学名:Glaucopsyche xerces)已经灭绝

  不过,如果加利福尼亚甜灰蝶成为复活计划的第一个候选物种,能否吸引公众的注意力呢?猛犸象或剑齿虎等标志性物种或许才会让公众更加兴奋。

  考虑到猛犸象曾经在西伯利亚大草原生态系统中扮演过的重要角色,它们或许是复活计划的不错候选。剑齿虎则是顶级的掠食者,其最大的化石遗骸发现于洛杉矶汉考克公园附近的拉布雷亚沥青坑。无论是剑齿虎还是洛杉矶市民,可能都不会赞同这样的再引入计划。

  负罪感也经常激发人们想复活某些特定动物的欲望。人类的捕猎导致新西兰的恐鸟销声匿迹,也使曾经遮天蔽日的旅鸽走向灭绝。渡渡鸟的灭绝可能主要是因为船上的老鼠登上了毛里求斯岛。复活这些物种可能会让我们良心上感觉好点,但这并不是问题的关键。

  “我们应该把这种技术用在那些灭绝边缘或刚刚灭绝的物种身上,”塞登说,“我们对它们的栖息地有很多了解,我们拥有合适的遗传材料,并且知道如何在圈养条件下培育它们。”对某个物种的了解越多,我们就越有把握制造一个可持续的、高遗传多样性的种群,并使其在自然条件下存续很久。

  那么,灭绝动物的复活在技术上还有多久才能实现?比人们预想的要快得多。事实上,已经有科学家在尝试物种的复活了。2000年,科学家克隆出一只西班牙羱羊,利用的是从最后一只存活个体上采集的细胞样品。不过,这一推迟该物种灭绝的早期尝试并不成功:克隆西班牙羱羊在出生之后仅7分钟时就死于肺部缺陷。

  此外,还有一个经常被忽视的关键因素:真正的灭绝动物复活是不可能的。科学家目前尝试的方法中,没有一种能带来与灭绝物种完全一致的复制品。即使最先进的技术,也只能给我们一个替代品。

  其中一种方法被称为“选择性回交”(selective back-breeding),利用与已灭绝物种关系较近的物种作为实验对象。科学家选择那些在特征上类似灭绝物种的个体,对其进行选择性培育。在培育出来的后代中,再选择更加接近灭绝物种特征的个体,继续进行培育。最终,我们就能获得在形态特征上与已灭绝物种非常相似的种群——尽管二者在基因水平上并不相同。

  其他方法还包括从灭绝物种遗骸中提取遗传材料,然后注入到现有近亲物种的卵细胞中,然后为这枚卵找一位合适的代孕母亲。此外还有“体细胞核移植”技术,又称克隆。这一技术只适用于灭绝不久、能够保存下组织样品的物种。当然,克隆技术也可以用在健康种群中,比如多利羊。

普通西班牙羱羊(学名:Capra pyrenaica pyrenaica)的艺术画普通西班牙羱羊(学名:Capra pyrenaica pyrenaica)的艺术画

  如果物种灭绝时没有保留下足够的组织样品,那科学家就需要借助基因组工程技术来进行复活。脱氧核糖核酸(DNA)会随着时间推移而分解,越古老的生物样品,所包含的DNA碎片就越多。这就像一个有着几千块纸板组成的巨大拼图。令事情更加复杂的是,常常会有一些纸板是缺失的。要填补这些空白,就需要从关系较近的物种身上获得部分基因组。

  克隆和遗传工程的最终成果,都是一个需要通过代孕来发育的胚胎。科学家需要在与灭绝物种关系较近的物种中选择一个合适的代孕母亲,而胚胎的发育过程也会受到这个母亲的影响。代孕母亲子宫内的激素和生长因子会影响胚胎的发育,某些基因的开启和关闭模式也可能与胚胎原先所属的物种不同。因此,举例来说,一只由大象代孕并生出来的猛犸象其实并不能等同于冰河世纪中的那些庞然大物。

  而且,当“复活”的猛犸象出生后,它将是独一无二的。在人类或大象的抚养下,它将如何成长为一只猛犸象?作为替代品,它或许在基因上甚至行为上很接近已灭绝的同类,但永远不是真正的猛犸象。换句话说,复活灭绝动物实际上无法补偿人类活动对生态环境造成的伤害。

  一些科学家担心这个重要的观点被人忽视。他们认为,对复活灭绝动物的热衷甚至可能会伤害现实中的保育工作,因为这会给人以错误的印象,认为物种的灭绝不是永远的。尽管有这些担心,但阿克塞尔依然认为,如果技术出现的话,我们就应该使用。“我们永远不应该盲目地守着最熟悉和最舒适的东西,”他说,“事实在于,地球的形势已经十分危急,我们需要使用一切办法。”

  当然,可以确定的是,复活灭绝动物无法取代传统的保育行动。“生物多样性的损失是巨大的,”阿克塞尔说,“灭绝的速度之快令人难以置信,就算复活灭绝物种的理论可能性再高,复活的速度也无法追上灭绝的速度。”在我们成功复活一个物种的同时,可能就有一千个物种灭绝。对目前的人类而言,最重要的是保护好现有的一切,尤其是那些处于危急状况中的物种。

原文:

http://www.bbc.com/earth/story/20170127-how-to-decide-which-extinct-species-we-should-resurrect

有关浮游生物与海洋塑料垃圾

第一眼看到这张图片的时候,真的以为就是某种浮游动物的显微图片,但又说不清是哪一类浮游动物。看了介绍之后,才知道这其实是用海洋塑料垃圾——确切说是手推车的轮子——拍摄出来的效果。

这是英国摄影师曼迪·巴克(Mandy Barker)最新项目“漂浮之外”(Beyond Drifting)中的一张图片。她花了四个月时间在爱尔兰科克市的海滩漫步,搜集被海水冲上来的塑料垃圾,包括轮子、玩具和手机壳等,在工作室中进行拍摄之后,她将图片叠加起来,转化为盘绕卷曲的浮游生物形象。

“观看者可能会被骗到,以为这些是浮游生物样品,但事实上它们是塑料垃圾,会被浮游生物摄食并影响食物链,”曼迪·巴克说道。

曼迪·巴克常常以塑料垃圾作为拍摄对象,以此宣传环保观念。她的作品涉及日本海啸留下的涡旋状塑料垃圾带,以及透过被丢弃的打火机来反映香港的垃圾填埋问题。

在“漂浮之外”项目中,曼迪·巴克拍摄了25块垃圾碎片。每年流入全世界海洋中的塑料垃圾总量大约为800万吨,大量的塑料碎片被食物链底层的浮游生物摄食,而海胆、沙丁鱼等较大的生物又以浮游生物为食。通过食物链,许多塑料碎片最终会到达人类体内。

在创作过程中,曼迪·巴克参考了动物学家约翰·沃恩·汤普森(John Vaughan Thompson)绘制的浮游生物图版。约翰·沃恩·汤普森出生于1779年,曾经在19世纪初对爱尔兰科克市附近海滩上的海洋生物进行了绘图和描述。曼迪·巴克沿着汤普森当年走过的海滩,拣起各种有意思的东西,带到位于Sirius艺术中心的工作室。在那里,她用一台35毫米胶片相机从不同高度进行两次拍摄,每次曝光时间为4秒。曝光过程中,她会转动物体5次,以获得类似浮游生物在水中游动时的效果。之后,曼迪·巴克会将这两张照片在Photoshop中进行拼接,并加上另一张该物体的照片和一个黑色圆框。

最终的成品让人信以为真。“我希望它们看起来就像古老的标本图版,”她说,“它们中很多都不是很锐利——我喜欢东西看起来有颗粒感和失焦的感觉。”

曼迪·巴克还模仿生物分类的拉丁文学名给每一个“标本”命名,而且每个名字中都隐藏着“plastic”(塑料)。这一系列作品最终都以一本古老的、具有19世纪风格的科学著作的形式呈现出来,也反映了汤普森在1830年记录的那些浮游生物在今天的境况。
 
以上主要翻译自wired的介绍文章:https://www.wired.com/2017/02/mandy-barker-beyond-drifting/
 
感兴趣的朋友还可以看下曼迪·巴克关于该项目的网站:http://www.dailymail.co.uk/travel/travel_news/article-4234324/Mesmerising-winners-underwater-photography-awards.html#ixzz4ZDCvrh1R
 
有各张图片的介绍,最终的仿19世纪专著做得真的很真。上面还有在香港拍摄的作品“香港汤”的链接。将垃圾拍摄得如此富有艺术感,实在令人惊叹,不过更让我深有感触的是她想出来的这个创意,太有意思了!

有关虫黄藻

珊瑚和虫黄藻的故事

今天我们要讲一个“在一起”的故事。自然界中充满了这样的故事,比如蝴蝶、蜜蜂等昆虫可以为植物传粉,植物则提供花蜜作为回报;蚜虫吸食植物的汁液,在体内转化为含糖的营养物质,吸引蚂蚁前往吸食,而蚂蚁反过来为蚜虫提供保护,使它们免受其他生物的威胁;海洋中,小丑鱼常常生活在海葵的触手之间,因而又被称为“海葵鱼”,它们获得了海葵毒刺的保护,同时自己消化后的食物残渣又能作为海葵的食物。

所有这些关系都可以称为“互利共生”,即两个物种通过相互作用都能获得利益的模式。虽然几乎所有互利共生关系都要求双方有所付出,但也存在只获取利益而不回报的角色。与人类的交易类似,不同的生物之间也能为彼此提供诸多“产品”和“服务”,这是长期演化的结果。

海洋世界中,互利共生的例子随处可见,特别是在多姿多彩的珊瑚礁生态系统中,上面提到的海葵和小丑鱼便是一例。珊瑚礁主要分布在热带和亚热带的浅海区,依赖温暖、透明度高的海水才能生长。海流虽然能为珊瑚礁提供氧气和营养物质,但总体而言,热带浅水海区的营养盐水平是相当贫瘠的。珊瑚礁生态系统之所以能成为“海洋中的热带雨林”,拥有丰富多样的生物种类,最重要的因素便是底层微生物和充足的阳光。这其中,扮演着最重要角色的便是今天要讲到的主角——虫黄藻。

虫黄藻的发现

在讲述珊瑚与虫黄藻的故事之前,我们先来了解一下虫黄藻是如何被发现的。1881年,科学家勃兰特(Brandt)发现在不同的放射虫、水螅和海葵中共生着一种单细胞藻类,而且大多数呈黄色,因此他建议将其称为“虫黄藻”。一开始,科学家将与旋涡虫和黄侧花海葵共生的硅藻和甲藻都称为虫黄藻,后来,与钵水母、海葵、珊瑚、水螅甚至砗磲外套膜里共生的单细胞藻类都被统称为虫黄藻。

20世纪40年代,日本人川口四郎提出与石珊瑚共生的单细胞藻类是一种裸甲藻。之后,科学家相继在钵水母、黄侧花海葵和另一种海葵中分离出了相同的裸甲藻,并将其命名为小亚德里亚共生藻(Symbiodinium microadriatium)。20世纪80年代以来,无论是对藻类的生物化学、形态学或行为学研究,还是染色体组型、DNA杂交和DNA序列组成的研究都表明,虫黄藻并不是单一的物种,而是包括了许多物种。

与造礁石珊瑚共生的虫黄藻大多数是裸甲藻目共生藻属种类。利用分子生物学工具,还可以将共生藻属再分为9个主要的系群。虫黄藻可以在海水中自由生活,也可以在多种生物体内存在,形成了互利共生的关系。从有孔虫到石珊瑚,从水母、海葵、软体动物,到涡虫、海绵的体内,都可以见到虫黄藻的身影。这种共生关系可以直接由宿主亲代传递给子代,但更多的是宿主从周围环境中获得虫黄藻而形成。

可以说,石珊瑚与虫黄藻之间的共生关系是珊瑚礁生态系统的基础。过去几十年来,人类活动和气候变化给珊瑚礁带来了严重的威胁。了解珊瑚与虫黄藻的共生机制,或许将帮助我们找到阻止珊瑚礁生态系统崩溃的方法。

多彩的珊瑚

第一次见到珊瑚礁的人,往往惊艳于珊瑚的绚丽色彩和复杂形态;但是你在博物馆里经常只能看到苍白的石灰质骨骼标本。海水中那“一棵棵”珊瑚,有的呈树枝状、有的如同平桌、有的形似圆球,实际上是由无数珊瑚虫组成的群体。在珊瑚虫体内,又生活着数量众多的虫黄藻。珊瑚虫在利用带刺细胞的触手捕食浮游动物的同时,还能依靠虫黄藻的光合作用获取能量。

珊瑚虫体内含有荧光色素和非荧光色素,前者最具代表性的便是绿色荧光蛋白,能够将有害的紫外线转化为绿光。夜间用紫色灯照射含有绿色荧光蛋白的珊瑚时,你会看到绿色荧光,就是这个原理。非荧光色素则能够反射一部分强光,从而保护珊瑚虫自身。虫黄藻一般呈褐色、黄绿色或茶色。有时如果光线不足,珊瑚体内的虫黄藻密度会相应增加,以增加光合作用效率,从而使颜色逐渐加深,盖过了珊瑚虫本身的色素。

珊瑚呈现出的多彩颜色,便是自身荧光与虫黄藻颜色共同作用的结果。一些珊瑚也会由于含有某种色素、矿物而呈现出特别的色彩,比如红珊瑚。在虫黄藻色素的衬托下,珊瑚外观会变得更加丰富和迷人。

在热带海区强烈的阳光下,珊瑚的荧光色素还具有防晒的功能,能保护珊瑚虫和虫黄藻免受损伤。科学家还在一些较深水层(如30~100米之间的中光度水层)中发现了能发出较强荧光的珊瑚。考虑到这一深度通常光线微弱,因此研究者推测,它们的荧光色素可能并不是用于防晒,而是能为其体内的虫黄藻带来更多的光线,促进光合作用。

如何“在一起”

珊瑚可以通过吞噬作用来“撷取”周围海水中的虫黄藻。一开始,被吞噬的虫黄藻先在珊瑚虫细胞内形成吞噬小体,再经过一系列过程形成稳定的共生体。

虫黄藻进入珊瑚内胚层细胞后,会被共生膜包裹住。共生膜具有运输各种物质进出细胞的功能,还能进行细胞间信息的传递。借助共生膜,虫黄藻便能获得珊瑚提供的二氧化碳以及含氮、磷等元素的代谢产物,作为光合作用的原料。反过来,珊瑚细胞也能通过共生膜来获得虫黄藻制造的糖类、脂质等光合作用产物。因此,对共生膜的分子组成和功能分析是研究共生机制的重要部分。

科学家还发现一个有趣的现象,那就是虫黄藻鞭毛的变化。虫黄藻属于甲藻,而甲藻又被称为双鞭毛藻。在水中自由活动时,虫黄藻通常有两条能帮助游动的鞭毛,但是当它经过吞噬作用进入珊瑚内胚层细胞后,鞭毛就消失不见了。此时的虫黄藻变成卵圆形且无法移动,在珊瑚虫体内“定居”下来。不过,如果虫黄藻离开宿主珊瑚,鞭毛还会再长出来,又变成典型的“双鞭毛藻”。

共生的学问

进入珊瑚虫体内之后,虫黄藻不仅外形会发生巨大的变化,而且其细胞分裂也受到宿主的调控。共生状态时,虫黄藻被共生膜包裹着,只有5%的个体能够进行细胞分裂,而非共生条件下的虫黄藻个体有50%能进行细胞分裂。由此可以看出,宿主珊瑚能控制体内虫黄藻的生长速率,并且通过排出正在分裂的细胞,来达到控制虫黄藻数量的目的。

珊瑚甚至还能调节藻细胞内的钙调蛋白(一种能与钙离子结合的蛋白质,普遍存在于真核生物细胞中)信号,来控制自身组织中固定碳的释放,通过这种限制营养物质供给的方法控制虫黄藻的数量。在更大的时间尺度上,珊瑚似乎还能在较冷的季节里减少虫黄藻的数量,主要依赖异养的摄食方式;而在温暖时期,它们又会促进虫黄藻数量的增加。

共生关系并不是两个合作者简单的相加,而是会带来新的代谢模式,从而提高双方的生存竞争力。因此,我们应该用整体的眼光来观察共生关系。作为一个整体,珊瑚与虫黄藻之间无论是在新陈代谢、组织结构,还是在酶的活性上,都需要进行一定的修正和调和,从而确保双方获得最佳的生存策略。

珊瑚提供了光合作用所需的无机碳、无机氮和磷酸等原料,而虫黄藻反过来将90%以上的光合作用产物分享给珊瑚,形成非常“甜蜜”的依存关系。此外,珊瑚还会分泌有机黏液,将有机物质分享给珊瑚礁生态系统中的其他成员,许多微生物、无脊椎动物,甚至一些鱼类都会以这些黏液为食。

在虫黄藻进行光合作用的同时,宿主珊瑚需要应对葡萄糖浓度、酸碱度和氧气浓度的显著变化。下午,珊瑚虫体内的气体饱和度可达250%,到了晚上则降到5%以下,珊瑚虫抵抗高氧浓度的策略之一是增加超氧化物歧化酶的活性。虫黄藻的存在还能使宿主的碳酸酐酶活性增加达29倍,并促进特异性膜运输蛋白的表达,从而为共生体提供各种离子。

为了维持良好的共生关系,珊瑚需要生活在清澈的浅水区,但这会面临强烈的阳光辐射。为了防止“晒伤”,虫黄藻会产生能吸收紫外线的化合物类菌孢素氨基酸。

虫黄藻也有“眼睛”

珊瑚礁的色彩来源于珊瑚虫体内的虫黄藻,一项研究显示,虫黄藻还有类似视觉的能力。虫黄藻会排出神秘的晶体状沉积物,其主要成分为尿酸。在昆虫和动物眼睛里的光反射结构中,尿酸是常见的物质。

之前科学家将这种物质误认为是草酸钙,即一种常见于植物体内的物质。在实验中,虫黄藻的晶体丛能强烈地反射光线,表明这可能是一个“具有真正功能的眼睛”。虫黄藻每个藻体内都含有一个光受体分子,可形成所谓的“眼点”结构。在低等生物,如水母和其他藻类中,眼点是一些对光敏感的斑块,具有感知周围环境的功能。

其他种类的甲藻具有4种不同类型的眼点,而虫黄藻的眼点与之都不相同。考虑到与珊瑚共生关系的重要性,虫黄藻可能正是利用眼点来寻找最佳的宿主。反过来,幼年珊瑚虫可能利用某种未知的“吸引机制”来诱导虫黄藻前来定居。

更有意思的是,虫黄藻只有在寻找定居的珊瑚礁时才具有眼点。一旦进入宿主体内,这些单细胞有机体就失去了感光能力。相比之下,在砗磲体内生活的共生藻还一直保留着眼点的结构。科学家推测,这可能是因为砗磲体内的藻类“希望”逃离砗磲的控制,后者“蓄养”这些藻类,并且每天晚上都要吃掉一些。

共生关系的崩溃

当我们肉眼看到珊瑚白化时,珊瑚体内的虫黄藻密度实际已经减少了70%~90%。白化意味着珊瑚得了重病,但还没有死亡。如果白化的时间过长,珊瑚的死亡便不可避免,最终只留下苍白的碳酸钙骨骼。

近一个多世纪以来,人类社会的工业发展燃烧了大量的化石燃料,使地球大气中二氧化碳的浓度不断上升,引发了全球变暖现象,海水温度也呈上升趋势。此外,过高的二氧化碳含量也会导致海水酸化的发生。这些环境变化加上日益严重的海洋污染问题,都可能导致珊瑚面临死亡威胁,许多地方的珊瑚已经出现白化现象,一些珊瑚礁生态系统面临崩溃。

珊瑚白化过程中共生体细胞间的活动非常复杂,目前的研究也非常有限。我们大致可以将白化的过程分为三个阶段:首先是活性氧类的产生;其次是细胞间的信号引发珊瑚白化;最后是虫黄藻离开珊瑚——通过胞吐作用或宿主细胞的分离,以及宿主细胞的凋亡。一些宿主细胞可能会由于抗凋亡蛋白的激活而幸存下来,未来还有重新长出珊瑚组织的机会。

科学家在实验室中证实了许多能导致珊瑚白化的因素,包括极端温度(过冷或过热)、强光照射、长时间黑暗、重金属和病原菌等。有一个假说认为,珊瑚白化实质上是宿主的一种免疫反应。对宿主珊瑚来说,虫黄藻原本是外来的入侵物质,但通过某种机制避开了珊瑚的免疫系统,从而在其体内定居。当虫黄藻受损伤时,会释放活性氧化物和氮化物,从而引发珊瑚的免疫反应,将虫黄藻驱逐出去。不过,这一假说尚未得到证实,究竟是珊瑚驱逐虫黄藻,还是虫黄藻发现环境条件不利生存而主动离开,依然是一个谜。

发表于2016第3期《大自然》

世界上那些最大的老鼠

白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体白云鼠(学名:Phloeomys pallidus),左为幼年个体

  忘记那些愚蠢的“硕鼠”照片吧,让我们走近自然界中真正具有超常体型的啮齿类动物。

  如果要列出一个世界上最让人讨厌动物的清单,老鼠肯定会位列其中——特别是那些大只的老鼠。它们常常被视为疾病的携带者,在都市的阴暗角落成群结队地出没。最著名的老鼠物种是褐家鼠(学名:Rattus norvegicus)。屋顶鼠(学名:Rattus rattus,又称黑家鼠)也很常见,它们比褐家鼠稍大一些,二者在除南极洲之外的每个大陆上都有分布。

  在各种媒体上,我们似乎隔三差五就会看到哪里发现巨型老鼠的新闻,看到各种令人恐惧的大鼠图片。然而事实上,城市并不是世界上那些最大型老鼠的家园。

  “根本没有任何表明英国的褐家鼠体型在不断增大的证据,”英国哈德斯菲尔德大学的道基·克拉克(Dougie Clarke)解释道。克拉克是“超级老鼠”领域的权威专家,当然,“超级老鼠”并不是能够将突变的乌龟训练成忍者神龟的那位大师,而是指那些对害虫防治所用毒药有抵抗力的老鼠。

  “我们在研究中,对采集自英国各地的一百多只褐家鼠进行了测量,发现完全成年的抗灭鼠剂‘超级鼠’身体长度为26厘米,尾巴长25厘米,”克拉克说,“所以,它们与一般褐家鼠预期的体型没有什么差别。”

  “任何媒体报道中所谓的体型越来越大的老鼠,或者是图片拍摄的把戏,即把老鼠放在距离距离一个手臂远的地方,或者是拿着另一个逃逸的宠物鼠物种,”克拉克补充道。

  举例来说,2016年3月,在伦敦哈克尼区的一个操场上发现了一只巨大老鼠的尸体,据称它的体型就像在那里玩耍的孩子差不多。实际上,这是“强迫透视”的缘故,即靠近镜头的物体看起来比更远处的物体大很多,照片上这只老鼠看起来确实很大。怀疑者对实际场景中物体的距离进行了测量,发现所谓的巨型老鼠其实只是一般大小。

  不过,如果相关的小说作品能作为依据,那我们对巨鼠的着迷可谓源远流长。在福尔摩斯探案小说中曾经出现过的“苏门答腊巨鼠”已经成为永恒的经典。现实世界中,有两种老鼠可以作为“苏门答腊巨鼠”的原型。

博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本博物馆里的大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)标本
19世纪的雌性大竹鼠插画19世纪的雌性大竹鼠插画

  大竹鼠(学名:Rhizomys sumatrensis)从鼻尖到尾巴末端的长度可以达到50厘米。尽管总长度与褐家鼠差不多,但大竹鼠的尾巴长度只有12厘米。不出意外地,根据1936年出版的一份关于该物种的综述介绍,这种硕大的老鼠体重可达4千克,与一只家猫相当。

  另一种候选原型是山地大巽他鼠(学名:Sundamys infraluteus),不过存在一些争议。根据描述,这是一种生活在山地森林中的杂食性大型老鼠。在英国布里斯托尔大学从事啮齿类研究的拉克尔·洛佩兹·安托尼杨萨斯(Raquel López Anto?anzas)解释道:“山地大巽他鼠能长到60厘米,但重量很少超过0.5千克,因为它的身体形态与其他物种很不同。”

  任何有关啮齿类超常体型的讨论总会涉及南美洲的水豚,但其实它们更接近豚鼠而不是老鼠。为了避免误解,我们将探讨的物种都限定在鼠总科(Muridae)之内,其自然分布仅限于旧大陆。

在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏在地雷探测训练中,一只非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)正接过奖赏

  非洲大颊囊鼠(学名:Cricetomys gambianus)是鼠总科中最长的物种之一,从鼻子到尾端的体长能达到近90厘米,体重约为1.4千克。这种独特的体型特征使它们成为颇受欢迎的宠物。相比标准的花式大鼠——实际上就是驯化的褐家鼠——它们的重量大了三倍。

  除了为都市下水道巨鼠传说提供原型素材,从私人宠物爱好者那里逃逸出来的非洲大颊囊鼠还在美国佛罗里达礁岛群引发了担忧,在那里它们被宣布为入侵物种。它们还与2003年美国的一场猴痘爆发有关。

  然而,非洲大颊囊鼠在故乡非洲却不断赢得尊重。非政府组织Apopo对它们出色的智力和嗅觉进行利用,它们被称为“英雄鼠”,经过训练,它们能探测出地雷,甚至还能嗅出肺结核病。

  “尽管从灵敏性和智力的角度,大多数老鼠都能胜任这些工作,但我们选择了非洲大颊囊鼠,因为它们具有较长的寿命,并且适应非洲的环境条件,”坦桑尼亚地雷探测鼠训练员阿卜杜拉(Abdulllah Mchomvu)说,“它们有着非常灵敏的嗅觉,而且能够训练对特殊目标气味进行探测。对于和我一起工作的地雷探测鼠,它们的不仅体重还不足以触发地雷,而且体型较大,很容易操纵。”

  要想找到比非洲大颊囊鼠还大的物种,我们需要把目光投向亚洲,特别是那些具有独特生态平衡机制、允许超常体型突变保存下来的岛屿。

一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)一只白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)

  在菲律宾,生存着许多云鼠属物种,它们通常在树上活动。这其中,白云鼠(学名:Phloeomys pallidus)的体型最大,能达到75厘米长,重量可达2.6千克。同样巨大的还有新几内亚的滑尾鼠(Mallomys,滑尾鼠属)。该属的一个物种于2009年在与世隔绝的博萨维死火山被发现,非正式名称是“博萨维毛鼠”,其长度达到82厘米,重量为1.5千克。

  在发现这一新物种之后,史密森尼学会的克里斯托弗·M·海尔根(Kristofer M. Helgen)就开始忙着整理滑尾鼠的记录。“最大的物种很可能是Mallomys gunung,分布在新几内亚岛西部非常高海拔的山地,重量约为2千克甚至更多,”他说道。

  在体型问题上,近期一项对岛屿老鼠的研究最为令人印象深刻。2015年,澳大利亚国立大学的朱利恩·路易斯(Julien Louys)及其同事在东帝汶发现了迄今为止最大老鼠的化石。据推测,这些已经灭绝的巨鼠在体型上与小狗差不多。

朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石朱利恩·路易斯(Julien Louys)拿着他们团队发现的两块老鼠化石
两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石两件发现于东帝汶的大型老鼠头骨化石

  研究人员鉴别出7种灭绝的巨鼠,最小的体重估计为1.5千克,最大的达到5千克,与一只迷你型腊肠犬相当。考古学家在岛屿上考察人类活动遗址时发现了它们的骨骼化石。很显然,这里的早期居民很喜欢吃这些老鼠,因为骨头上面还保留着烧焦和咀嚼的痕迹。不过,路易斯指出,即使有人类的捕猎,但这些老鼠还是与人类共存了约4万年时间。

  他把这些老鼠的灭绝与金属工具的引入联系起来,指出在人类开发当地著名的檀木时,它们的森林家园也遭到了严重破坏。如果情况确实如此,那这对今天的我们来说是一个警示。现存的许多大型鼠科物种都十分脆弱,它们都面临着栖息地退化的威胁。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20160407-the-worlds-largest-rats-are-the-size-of-small-dogs

为什么虎鲸不应该圈养?

纪录片《黑鲸》(Blackfish)中的野生虎鲸纪录片《黑鲸》(Blackfish)中的野生虎鲸
虎鲸跃出海面虎鲸跃出海面

  把虎鲸养在水族馆里其实是在剥夺它们生命中许多关键的东西,在某些情况下,圈养虎鲸甚至会对人类造成危险。那么,是不是应该马上停止圈养虎鲸呢?

  过去几年来,我们不断听到有关圈养虎鲸罹患严重健康问题的报道,有些报道还提到,虎鲸攻击甚至杀死了它们的训练师。许多故事都会提到一只名为“提里库姆”(Tilikum)的雄性虎鲸,它生活在美国佛罗里达州奥兰多海洋世界里,在圈养期间已经导致三人丧生。

  奥兰多海洋世界声称,提里库姆的健康状况似乎正在恶化,很可能是因为肺部感染了细菌。针对这一事件,保育组织再一次呼吁结束圈养虎鲸以及其他大型海洋哺乳动物的活动。他们是对的吗?

  圈养虎鲸一直是颇具争议的话题,2010年的一个事件将这一问题推到了聚光灯下。在一大群游客面前,提里库姆将它的训练师唐·布兰乔(Dawn Brancheau)拖到水下,然后杀死了她。此前它曾连同另外两只虎鲸,在1991年溺死了一名训练师。1999年,它还溺死了一个闯入海洋公园的人。

虎鲸能游动很长距离虎鲸能游动很长距离
虎鲸能组成联系紧密的群体虎鲸能组成联系紧密的群体

  2010年的杀人事件一开始是世界各地媒体头条报道的新闻,许多人呼吁要将提里库姆扑杀。但另一些人,特别是海洋哺乳动物学家,不仅对提里库姆抱同情态度,而且对圈养它的人提出了批评。2013年的纪录片《黑鲸》(Blackfish)旗帜鲜明地指出,它的暴力行为是充满压力的圈养条件直接导致的。

  与这种观点一致,数十年来的观察显示,虎鲸天性中并没有针对人类的暴力倾向。目前还没有野生虎鲸杀死人类的记录。“在圈养条件下,我们人为地强迫它们与人类亲近,因此虎鲸偶尔会做出出格的行为并杀人,”海洋哺乳动物学家娜奥米·罗丝(Naomi Rose)说,“它们太大了,不适合圈养。”罗丝目前在总部位于华盛顿特区的动物福利协会(Animal Welfare Institute)任职。

  虎鲸(学名:Orcinus orca)又被称为杀人鲸,其实是一种海豚。捕获虎鲸进行圈养的活动开始于20世纪60年代。未成年的虎鲸在捕获后被送到水族馆里,接受各种训练,表演节目以取悦人类。根据慈善组织“鲸类与海豚保育”(Whale and Dolphin Conservation)的统计,从1961年至今,至少有150只虎鲸被人工圈养。奥兰多海洋世界已经有35年没有捕捉野生虎鲸,而是自己在圈养条件下进行繁殖。但是在世界其他地方,仍然有许多虎鲸被捕捉:俄罗斯从2002年至今已经捕捉了14只虎鲸。

  根据“为动物而改变”基金会(Change for Animals Foundation)的统计,目前处于圈养状态的虎鲸数量为56只,而包括虎鲸在内的圈养海豚一共有2000只。显然,圈养条件下的生活与虎鲸的自然世界相去甚远。许多研究者认为,圈养根本无法满足虎鲸的主要需求。

虎鲸又被称为杀人鲸虎鲸又被称为杀人鲸
一头虎鲸正在捕食南海狮一头虎鲸正在捕食南海狮

  首先,虎鲸具有广阔的自然栖息地——海洋。“这些动物的活动范围是以数十公里来计算的。任何水族馆都很难复制出这样的环境,”“海洋倡议”组织(Oceans Initiative,总部位于西雅图)的保育生物学家罗布·威廉姆斯(Rob Williams)说道。

  许多虎鲸一天能游100公里的距离。我们不是很确定它们在某一年里的游动距离,但科学家正开始进行追踪。有研究团队曾经对一群虎鲸进行标记,发现它们经常从南极半岛一路游到巴西海域,再折返游回去。在某个时刻,它们不停歇地游了42天,经过的距离达到9400公里。

  很显然,体型较大的动物需要匹配面积广阔的栖息地。另一方面,虎鲸的社会性乍看之下就没有那么明显。所有的鲸类和海豚都具有高度社会性,但虎鲸走得更远。“它们是地球上最具有社会性的哺乳动物,包括人类在内,”威廉姆斯说道。

  这是因为,虎鲸的生活单元包含了多个世代,它们几乎一生都生活在一起。尤其特别的是,雄性虎鲸永远不会离开它的母亲。它会离开群体去交配,之后又会再回来。根据目前的观察,虎鲸是唯一具有这种行为的哺乳动物。而且,每个虎鲸家庭都具有独特的叫声。换句话说,它们具有某种文化,能从这一代传递给下一代。虎鲸群体的文化层次之深令人惊奇。

  虎鲸独特的生活单元被称为生态型,每一个生态型都具有不同的习性。与各自不同的“语言”类似,不同的生态型捕猎的猎物也不相同。有的群体捕食一种特定的鲑鱼,有的捕食海豹,有的则偶尔捕食座头鲸的幼崽。

圈养条件下的母虎鲸及其幼崽圈养条件下的母虎鲸及其幼崽
奥兰多海洋世界里的圈养虎鲸奥兰多海洋世界里的圈养虎鲸

  据罗丝介绍,目前已知存在10种生态型,而自然界中可能有更多的生态型有待发现。“它们通常不会与其他生态型交配。我们不知道是否偶尔会出现罗密欧和朱丽叶那样的浪漫故事,但从遗传学的角度来看,它们的差别非常大。”

  生态型可能还会随时间推移而变得更加不同。“当一只动物出现特异性变化,(自然)选择就开始作用于这种特化,”英国圣安德鲁斯大学的卢克·伦德尔说道。在2010年的一项研究中,科学家对数个虎鲸基因组进行了分析,宣称有3个虎鲸生态型已经足够独特,可以视为3个独立物种。尽管其他研究者尚未认同这一观点,但他们的研究的确表明了虎鲸生态型之间的巨大差异。

  在圈养条件下,虎鲸所属的生态型并不会一直作为值得考虑的问题。在人工喂养时,它们不能依照演化出来的偏好获得食物,也不能与同一个生态型的同类交配。“这就是圈养带来的另一个问题,你将它们在文化上认知的生态型要素拿走,反过来却没有任何东西能给予它们,”罗丝说道。

  野外环境中,不同的生态型不会彼此联系,因此当它们被迫生活在一起时可能就会产生问题。1989年,在加利福尼亚州圣地亚哥市的海洋世界中,正在进行一场表演。一只占优势地位、名为Kandu的雌性虎鲸撞向群体中较新的成员,一只名为“Corky”的虎鲸。Kandu撕开了后者的一条动脉,使其流血过多而死。

  “在野外环境中从未观察到这种程度的侵略性,”罗丝说,“这两只虎鲸来自不同的海洋。它们在野外环境中永远不会碰面。”

  伦德尔称,丰富多样的生态型是任何想要圈养虎鲸的人面临的最大挑战,“总体而言,这个问题相当棘手……考虑到我们对它们在野外环境中所展示的行为多样性。圈养无法实现这些,就是不能。我们没有这样的设施。”

  虽然如此,圈养虎鲸及其他大型鲸类的机构还是给出了若干为什么他们应该被允许继续存在的理由。

  海洋世界等机构宣称,圈养海豚有助于科学家和公众更多地了解它们——以某些在野外无法实现的方式。有一家海洋世界在声明中说:“我们为研究者提供了独一无二的便利条件,动物经过训练,可以与人合作。研究者可以在很长一段时期内,每天对这些个体进行观察。”

  但是,犹他州Kimmela动物权利中心的神经学家洛丽·马里诺(Lori Marino)表示,虎鲸在圈养条件下的行为与在野外时是不同的,因此它们无法在主题公园的设置下健康生活。“虎鲸生命中所有重要的东西都被拿走了。”

  在圈养环境下,这些问题的表现便是与压力有关的刻板行为。马里诺称,这些行为除了刺激虎鲸的感官外,没有实际的目的。“它们会重复摩擦水族缸,有些个体的牙齿甚至磨损到了牙髓……这会带来疼痛,而且牙齿也必须每天清洁,以避免感染。对这些动物来说,这变成了一种周而复始的伤害。”

  还有观点认为,圈养鲸类会促进公众对它们保育需求的关注。然而,威廉姆斯争辩称,公开的虎鲸表演显然是把娱乐摆在第一位,“我没有任何证据能够说明,人们会带着更好的环境理念回家。”

  目前有证据显示,圈养虎鲸的寿命没有野外同类长,生存率也较低。根据美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的信息,野生雄性虎鲸通常能活到约30岁,最多时可达50岁或60岁;野生雌性虎鲸通常能活到50岁,最多时能达到100岁。

  一家海洋世界的网页上显示了更低的数值。他们宣称,野生雄性和雌性虎鲸的平均寿命分别是17岁和29岁。这些数字把那些可能在头6个月死亡的个体算了进去。“如果一只杀人鲸活过了前6个月,那雌性的预期寿命将在46岁到50岁之间,雄性则是30岁到38岁。”

  发表于2015年的一项研究提供了圈养虎鲸比野生虎鲸寿命更短的证据。研究团队对201只虎鲸的数据进行了分析,发现它们的寿命中位数只有6.1岁,其中圈养在美国机构里的个体寿命中位数为12岁。论文作者总结称,“圈养虎鲸中,存活至里程碑寿命的数量明显比野生的虎鲸少得多。”

虎鲸的体色由对比分明的黑白两色组成虎鲸的体色由对比分明的黑白两色组成
虎鲸Keiko曾经出演过电影《威鲸闯天关》(Free Willy)虎鲸Keiko曾经出演过电影《威鲸闯天关》(Free Willy)
虎鲸跃出水面虎鲸跃出水面

  解决的方法是什么?

  在数年的负面报道之后,2015年11月,美国加州圣地亚哥市的一家海洋世界(拥有11只虎鲸)宣布,将开始“逐步减少”马戏团式演出的数量。取而代之的是更加关注虎鲸“自然环境”的表演。

  当时,“鲸类与海豚保育”组织的克里斯·巴特勒-斯特劳德(Chris Butler-Stroud)在接受访问时指出,他担心海洋世界只是“重新包装”了表演节目,以修补他们的公众形象。“他们谈论自然的设置,但我们依然在谈混凝土水族缸,”巴特勒-斯特劳德说,“人们关心这些生物,但他们并不一定要在水族缸里欣赏它们……他们不想再看到这些生命为了娱乐我们而跃出水面。”

  无独有偶,马里诺也认为这项声明只是“烟幕弹”,因为这些虎鲸的生活依然是高度人工化的。“即使真的有为这些动物做一些事情的诚挚愿望,为了使它们能获得更好的福利,那它们应该放到救护所里,那里首先考虑的不是门票或娱乐,而是它们的福利。”

  有些人会认为,最简单的方法应该是把圈养的鲸豚放回大海。但是在实践中,这种方法存在着不小的困难。1993年的电影《威鲸闯天关》(Free Willy)讲述了一个男孩试图解救一只圈养虎鲸的故事。这只虎鲸由一只名为“Keiko”的雄性圈养虎鲸“扮演”。

  Keiko后来被放回了野外,但它并没有融入到虎鲸社会中。研究人员在2009年的一次放归评估中指出:“Keiko的放归野外并不成功,尽管在身体上没有约束,而且来去自由,但它还是经常回到它的管理员那里,寻求食物和陪伴。”

  Keiko最终在放归一年之后死于肺炎。不过,这个故事并不意味着放归就完全行不通。

  2002年,一只名为“斯普林格”(Springer)的雌性虎鲸被发现孤零零在海上活动,为了保护它,研究者将其捕获并进行圈养。它被养在一个海上围栏里,喂食它惯常捕食的野生鲑鱼。几个月之后,它被成功释放回原来的家族中。2013年,研究者甚至观察到它带着自己的幼崽。

  伦德尔称,“斯普林格”的放归之所以如此成功,不仅因为它只圈养了很短时间,而且因为“它能够被重新引入一个合适的社会背景中。Keiko就不是这样。”在斯普林格的故事启发下,目前已经有人在尝试建造海上围栏庇护所,为那些大部分或者一生都在圈养环境中生活的虎鲸提供帮助。当然,这一切还需要时间。

  “关键在于,无论怎么来做,都必须做得合理,”马里诺说,“你不能在一个海湾里扔条绳子,然后就把动物放到里面。这需要时间,也需要大量专业知识。”

  对于那些大部分生命在水族缸里度过的虎鲸,还存在一些不可忽视的限制因素。无论它们是一出生下来就被圈养,还是在很小的时候就接受训练,这些虎鲸都无法像野外同类那样生活了。“它们无法以与生俱来的那些自然方式来行事,”罗丝说道。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20160310-why-killer-whales-should-not-be-kept-in-captivity

有关七鳃鳗

包括人类在内的脊椎动物,都是从类似七鳃鳗的原始鱼类演化而来。七鳃鳗没有上下颌,大部分种类以吸食其他鱼类的血液为生,它们可能还害死了一位国王。图为泼氏七鳃鳗(学名:Lampetra planeri)的幼鱼。

七鳃鳗(学名:Lampetra fluviatilis)的圆形口盘

英格兰国王亨利一世据称非常喜欢吃七鳃鳗

海七鳃鳗(学名:Petromyzon marinus)

雄性和雌性七鳃鳗正准备交配

幼年的泼氏七鳃鳗

吸食金鮻(学名:Liza aurata)血液的海七鳃鳗

聚集在溪流底部的泼氏七鳃鳗

泼氏七鳃鳗

 

古老七鳃鳗并不可怕:携带人类最初起源线索

    包括人类在内的脊椎动物,都是从类似七鳃鳗的原始鱼类演化而来。七鳃鳗没有上下颌,大部分种类以吸食其他鱼类的血液为生,它们可能还害死了一位国王。

  在“性手枪”乐队(Sex Pistols)高喊“无政府主义在英国”之前约840年(1135年),这个国家的一位大块头人物遇到了真正的麻烦。一场王室继承危机引发了接下来将近20年的内战,在英格兰和诺曼底——当时受英国王室统治——也同时爆发了叛乱。不过,引发这些动乱的不是被剥夺公民权的年轻人,而是一盘鱼。

  据记载,英格兰国王亨利一世没有死于战场,也不是平静地死于自然原因,而是因贪食七鳃鳗而死。在他去世之后,许多人开始为争夺权力展开战争。然而,根据英国杜伦大学历史学家贾尔斯·加斯珀(Giles Gasper)的研究,这个故事几乎可以肯定是伪造的。在有关亨利一世死亡原因的记载中,唯一提到七鳃鳗的是一位12世纪的历史学家,而他对这位国王毫无好感。无论如何,多年以来许多人已经从这个故事中了解到,过于贪食七鳃鳗是很危险的。

  亨利一世的故事显然没有吓退后来的许多国王。在他的后继者中,仍然有许多七鳃鳗的忠实爱好者,而七鳃鳗在千百年来也一直被视为一种王室食物。这在今天听起来或许有些不可思议,特别是考虑到它们令人恐惧的外形,可能世界很多地方的人们都会敬而远之。

  另一个令人感觉意外的是,科学家对七鳃鳗也有着很高的评价。生态学家称,七鳃鳗能保持河流的健康。医学研究者认为七鳃鳗具有一种神奇的自愈能力,即使它们受到了严重的神经损伤,这种能力或许能帮助人类治疗脊柱伤病。

  最后,演化生物学家发现,七鳃鳗在生命历史中扮演着关键角色。它们是动物界中最早出现的脊索动物类群之一,因此在它们身上携带着有关人类最初起源的重要线索。七鳃鳗的外形有点像鳗鱼。它们的身体细长、柔软,眼睛、嘴巴和鳃在身体一端,尾巴在另一端。

  不过,正是失去的东西才使它们变得与众不同。与其他一些原始鱼类一样,七鳃鳗没有硬骨:它们的骨骼是软骨。它们也缺少一些重要的鳍,包括一对胸鳍和一对腹鳍,而在其他鱼类身上,正是胸鳍和腹鳍演化成了陆地动物的四肢。

  最引人注目的是,七鳃鳗没有上、下颌。它们的嘴巴是一个一直张开的口盘,布满了令人恐惧的牙齿。许多种类的七鳃鳗会咬住其他鱼类的身体,刮掉鳞片和皮肤,吸食它们的血液。“当你看到七鳃鳗的图片时,往往会看到一个扁平的、布满牙齿的口盘,”美国密歇根州立大学的约翰·休姆(John Hume)说,“有些人会对它们有一种病态的着迷,因为它们是吸血的寄生动物。”

  丝毫不令人惊讶的是,七鳃鳗也拥有了属于自己的恐怖电影——2014年的《血湖》(Blood Lake)。即使是古罗马人,在看到七鳃鳗时也带着一定的恐惧。根据记载,一位名为波尼奥(Vedius Pollio)的演说家曾经养了一大池塘的杀人七鳃鳗,并时不时将奴隶扔到池中。对此约翰·休姆表示,这个故事“很可能就是一派胡言”。

  七鳃鳗确实很容易被人们误解。休姆称,在紧咬住其他动物的时候,很难将它们移开,但它们也很少会导致流血。他说:“有些人认为七鳃鳗长着剃刀般锋利的牙齿,但其实它们没有。”

  七鳃鳗吓人的尖牙其实是朝后的,只用来帮助它们固定在目标表面。真正能刮掉鱼类鳞片的是七鳃鳗的舌头,上面具有细小的锋利角质结构,而这些结构也不足以对人体皮肤产生严重的伤害。七鳃鳗所缺少的特征,特别是上、下颌,使它们在今天的动物界中成为异类。不过,数亿年之前,七鳃鳗的形态才是主流。最早的脊椎动物都没有上、下颌,并且数量繁盛。这些“无颌总纲”(agnathans)的动物现在几乎都已经灭绝,只有七鳃鳗和另一类称为盲鳗的无颌类,为我们提供了研究最早期脊椎动物起源的线索。

  在非常长的时间里,这些原始鱼类的形态一直没什么变化。3.6亿年前的七鳃鳗化石与今天的物种相比,几乎一模一样。不过,这并不意味着七鳃鳗曾经是我们的祖先。七鳃鳗和盲鳗的共同祖先,无论其外形如何,都在更早的时候,或许是5亿年前就与我们的远古祖先分道扬镳了。

  也就是说,在谈论人类的演化历史时,七鳃鳗有点类似今天的黑猩猩。这两种动物都可以告诉我们一些有关祖先的事情,但二者都不在我们的直接演化路线上。不过,我们最初的直接祖先可能与七鳃鳗相当类似,它所具有的一些特征后来发展成了上下颌、四肢和免疫系统等结构。

  即使是中世纪的英国人也认识到:七鳃鳗与众不同。根据12世纪一本关于动物的作品《阿伯丁动物寓言》(Aberdeen Bestiary)的描述,“七鳃鳗……全部是雌性,并且只能通过与蛇交配而怀孕;因此,渔民通过模仿蛇的嘶嘶声来捕捉它们”。这本寓言还警告称,七鳃鳗十分狡猾,很难杀死,“你需要用棍子反复击打它。

  事实上,七鳃鳗的生命灵位于尾部,因此如果只击打头部,就很难杀死它;但如果击打它的尾部,它就会立刻死亡。”亨利一世对七鳃鳗的嗜好证明,渔夫们的努力都是值得的。约翰·休姆称,七鳃鳗的热量很高,并且因为味道上佳而价格不菲,它们所提供的肉量也很高。这一特征使七鳃鳗成为中世纪餐桌上非常有用的一种辅食,因为当时的宗教严格限制食用肉类,而鱼肉除外。“一年中大约有三分之一是斋戒日,”贾斯珀说道。我们不知道亨利一世是怎么吃七鳃鳗的,因为并没有当时的烹饪书留下来。

  不过,稍微晚期的一些食谱显示,典型的中世纪七鳃鳗菜肴可能更合21世纪的口味。七鳃鳗常常与它们自己的血液一起烹煮,并倒入大量的酒。中世纪的厨师有相当充足的理由这么做——或者至少他们认为如此。当时,基于4种体液(humour)的古希腊医学系统依然被奉为真理。

  食物也具有自己的体液,而一道“平衡”的菜肴需要对不同的体液进行搭配,例如,粘液质(属性为湿、寒)的鱼类应该与胆液质(属性为干、热)一起烹调。还有人提出,体液学说刚好可以解释亨利一世的死亡。十分年老的人体液为粘液质,因此在医学上,像亨利一世这么上年纪的人如果再吃湿、寒的食物,将是非常危险的。

  当然,这仅仅是一个说法而已。“体液学说显然是理解中世纪食物的某种方式,从13世纪到14世纪,我们可以找到大量这种证据,”贾斯珀说,“这一说法是否能用来解释亨利一世对七鳃鳗的嗜好,是很难说的。”

  尽管许多人认为,七鳃鳗会给老年人带来危险,但它们仍然是王室最喜欢的食物之一。800年前签署大宪章的约翰国王,在他的臣属无法为王室餐桌提供足够的七鳃鳗时,展现出了标志性的残酷。格洛斯特城正是由于这种所谓的“轻慢”,被课以40马克的罚款,相当于今天的25万英镑。即使是今天的王室也热衷于七鳃鳗。伊丽莎白二世女王就曾收到格洛斯特市赠送的七鳃鳗派,以祝贺她的加冕,后来在二十五周年和五十周年时又各收到一个七鳃鳗派。

  不过,在2012年,也就是伊丽莎白二世加冕60周年时,格洛斯特的河流中七鳃鳗产量减少,为了填满七鳃鳗派,该市不得不从国外进口。休姆认为,英国河流中的七鳃鳗曾经数量众多,如今却难觅踪影,这很可能与工业革命有关。问题并不在于污染物进入这些河流,而是人们在七鳃鳗和它们的产卵地之间建起了越来越多的障碍物。就算一个低矮的河堰,也会阻止七鳃鳗洄游到上游的产卵地。

  英国是三种七鳃鳗的家园,分别是七鳃鳗、泼氏七鳃鳗和海七鳃鳗。这三种七鳃鳗幼年时都在河流的泥沙和淤泥中度过。它们就像海绵一样,滤食水中的食物颗粒。之后,它们会像蝴蝶一样经历变态期。泼氏七鳃鳗不会变成半寄生性的成年个体,它们甚至不会发育出肠道。它们只是交配,然后在变态期之后死去。

  七鳃鳗(学名:Lampetra fluviatilis)会发育成半寄生性的成年,并迁移到近海环境中,以吸食其他鱼类的血液为生。海七鳃鳗也是如此,不过它们游得更远,吸食海洋鱼类的血液,数年之后再返回河流中——几乎就像大麻哈鱼。

  然而,当我们审视七鳃鳗DNA的时候,情况又变得复杂起来。泼氏七鳃鳗和七鳃鳗虽然外形和行为很不一样,但它们在遗传学上几乎一模一样。它们甚至能够杂交。“它们似乎还不足以建立两个‘真正’的物种,”休姆说道。

  休姆最近的研究提供了一个解释。泼氏七鳃鳗和七鳃鳗的基因可能是混合的,但那些与生长速率,或释放特定荷尔蒙有关的关键特征在两个物种中的表达并不相同。这些细微的差别导致了生活史中的显著差别。2015年9月,英国传来了一个关于七鳃鳗的好消息。

  英国环境署的报告称,在消失了几个世纪之后,这种鱼类重新回到了英国河流中。休姆称,事实上七鳃鳗从未真正离开过英国的大部分河流。在某些数十年没有出现过七鳃鳗的河流中,七鳃鳗之所以会重新回归,最关键的因素是河流上安装了一些帮助它们更容易通过障碍物的结构。七鳃鳗回归的新闻显然是个好消息,但北美洲的人们可能会对英国人的欢欣鼓舞感到不解。海七鳃鳗已经在五大湖区达到数量泛滥的地步,成为主要的入侵物种。在当地居民和官方机构的眼中,海七鳃鳗已经成为严重的问题。它们甚至无法安全食用,因为其组织含有高剂量的汞——尽管这并未阻止格洛斯特市从这里进口海七鳃鳗,用于为女王的60周年庆典制作七鳃鳗派。

  但是,即使是在五大湖区,七鳃鳗带来的生态益处也超出了许多人的认知。休姆说:“它们会将湖里的营养物质运输到河流里,并最终提供给无脊椎动物,后者又成为捕猎鱼类如大西洋鲑的食物。它们会在产卵的时候清洁河底砂砾,而它们滤食性的幼鱼还会收集我们排放到河水里的污染物。它们对生态系统的益处太大了。”

  问题在于,七鳃鳗会寄生一些经济上十分重要的鱼类,这在一个捕鱼业价值数十亿美元的地区就成为严重的问题。“它们对经济不利,这就是它们受到控制的原因,”休姆说道。不过,当看到七鳃鳗在医学研究上的作用时,即使是最痛恨七鳃鳗的人可能也会改变看法。

  七鳃鳗以导致一位国王的死亡而闻名,但通过对它们的研究,可以为人类健康带来巨大的好处。七鳃鳗黏液中的蛋白质可以作为一种抗凝血剂,具有扩大血管的作用,可以使它们更容易吸食其他鱼类的血液。

  在医学上,这些特征都非常有用。七鳃鳗还具有处理大量铁质的能力。铁是血液中的关键成分。它们的这一特性将帮助科学家研究治疗血色素沉着病(haemochromatosis)的方法。这种疾病的患者无法控制从食物中吸收的铁量。最后,七鳃鳗还具有非凡的再生能力。一只脊椎完全损伤的七鳃鳗可以恢复到几乎痊愈的地步,这是人类瘫痪患者只能梦想达到的效果。“我们很希望能达到这些动物所具有的能力,”美国纽约范斯坦医学研究所(Feinstein Institute for Medical Research)的奥纳·布卢姆(Ona Bloom)说,“我们的第一步就是了解它们是怎么做到的。”布卢姆称,七鳃鳗是少数几类能重新长出肢体的脊椎动物类群之一,此外还有蝾螈和一些蜥蜴。他说:“这些动物是否都是通过开启某些相同的分子程序来进行再生?一些物种用于促进再生的基因中,是否存在重叠的地方?”

  这些问题的答案或许将为开发哺乳动物(包括人类)的再生技术指明方向。当然,这也可能是一个不切实际的目标。毕竟人类与七鳃鳗已经隔得太远了。

  不过,2013年对海七鳃鳗的基因组测序表明,它们的基因与人类的基因具有许多令人意想不到的相似性。“大量相同的基因家族在七鳃鳗和人类中都存在,”布卢姆说,“其中包含许多保守基因的区域是神经系统。”

  因此,布卢姆对接下来对七鳃鳗再生能力的研究充满希望。它们或许能最终帮助其他动物实现肢体的再生——尽管这可能要等上许多年时间。(任天)

原文链接:http://www.bbc.com/earth/story/20151102-meet-a-lamprey-your-ancestors-looked-just-like-it