克隆指的是生物体通过体细胞进行的无性繁殖,以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因的个体或种群。人们或许难以想象离开了实验室,克隆现象仍然存在于大自然中,甚至通过这种方式将“自己”无限繁殖,成为令人头疼的生态灾难。
新物种大理石纹鳌虾现状
小龙虾在生活中十分常见,我们常常食用的小龙虾也称克氏原螯虾、红螯虾和淡水小龙虾。小龙虾易饲养,耐污染,食性杂因此各地都有养殖。中国20世纪30-40年代从日本引进,日本则是更早时期从美国引种,主要用作食物和宠物。其强悍的生存能力虽然对养殖户来说是优势,可一旦小龙虾外逃,就会对当地生态环境产生巨大威胁。
2018年2月8日根据报道,为了生存,生物会利用基因突变来适应环境。一种名为“大理石纹螯虾”的变异小龙虾具有基因突变所产生的“自我克隆”能力,25年来它所增殖的后代已入侵全欧洲的淡水生态系统。
二十世纪九十年代的一个普通水族缸中,一只与众不同的雌性小龙虾,在小龙虾族群中诞生了。从外表上看,它体型要更大一些,产卵更多。最为神奇的是她可以进行孤雌繁殖,也就是说,不需要与雄性小龙虾交配,它自己的卵子就可以独立发育成完整个体,这在小龙虾族群中是前所未有的。科学家们在2017年把它定为全新物种——大理石纹鳌虾。
大理石纹螯虾如今已经被多处地区列入“黑名单”包括欧盟和美国部分地区,它们对淡水生态资源造成的破坏是难以估量的。
首先,相较于普通小龙虾,其保留了食性杂,抗逆性强,耐重金属环境等优点,同时增加了体型大,产卵多,自体繁殖的优势,减少了交配时被猎杀的风险。它的入侵给马达加斯加、德国到捷克,匈牙利,克罗地亚,之后更是日本等地的物种带来了极大的威胁。当地的渔业,水生植物,蚌苗都沦为它们的腹中餐,经济损失不计其数。
然而,话说回来,大理石纹螯虾的入侵主要是由于水族爱好者对其的好奇心导致的。大量爱好者将这种神奇的螯虾买回家中,可往往只需要不到一年的时间,这种繁殖能力极强的小龙虾就会泛滥成灾,于是许多无力饲养的饲主就会将它们倒入河中,借着经济全球化的东风,它们逐渐“侵略”了欧洲各国。
更加危险的是,大理石纹螯虾能携带小龙虾虾瘟真菌,虾瘟真菌虽然对它们自己不会造成伤害,可对于本土原有螯虾却是毁灭性打击。短短数天,虾瘟真菌就能致使大量小龙虾死亡。所以说,它们的危害不仅仅是对当地生活的鱼类,虾类,以及水草造成打击,在同类竞争中也占有极大优势。与小龙虾一样,它们可以在较大温度范围内生存,对于酸碱度耐受度也很强。不过在盐浓度较高的环境它们的繁殖和生存会受到较大影响。
大理石纹鳌虾的孤雌繁殖
过去近二十年内,生物学家已经对大理石纹螯虾实施了基因组测序。结果说明它很可能是两种不同小龙虾杂交产生的后代。同时值得一提的是,所有大理石纹螯虾的基因排列几乎完全一致。也就是说,所有大理石纹螯虾都来自于最开始那只变异雌虾的自我复制。
二十一世纪初,科学家证实这种大理石纹的螯虾确实在进行孤雌生殖,基因序列显示其亲本是龙纹鳌虾。孤雌生殖也称单性生殖,即卵细胞不经过受精也能发育成正常的新个体。孤雌生殖现象是一种普遍存在于一些较原始动物种类身上的生殖现象。但在脊椎动物中也偶尔可见如鸟类中的吐绶鸟。然而孤雌繁殖从未出现在螯虾身上过。
科学家们曾为确定大理石纹螯虾是永久性孤雌生殖还是偶发性孤雌生殖而做了实验,实验内容是将大理石纹鳌虾与雄性龙纹螯虾共同饲养,观察它们能否产生后代。在实验缸中两只螯虾确实产生交配行为,抱对时间达到一小时左右,可令人遗憾的是,大理石纹螯虾交配后繁殖出的子代基因依旧与大理石纹螯虾一致。也就是说,大理石纹螯虾无法与雄性交配产生可育后代。基于此,科学家们将大理石纹螯虾列为独立物种。
为解释这种突然的变异,科学家们作出了大量的研究,发现大理石纹螯虾体内有三套染色体,而寻常小龙虾仅有两套染色体,在生物学角度称为二倍体。也就是说,大理石纹螯虾只能进行自体繁殖的原因是它多出的那套染色体无法与雄性精子中染色体结合配对。
科学家们推测,这可能是因为最开始的小龙虾父本或母本在产生生殖细胞时由于低温或其他原因,使本来应该只含有一条染色体的生殖细胞分裂异常,含有了两条染色体,当精卵细胞结合时,产生了三倍体的个体。而至于为什么多出的染色体未对其生命活动造成影响,科学家们也无从得知,或许只能感叹造物主的神奇。孤雌繁殖听起来或许打破许多有性繁殖的障碍,独立的个体也可以繁衍下一代让人羡慕,然而事实上世界上绝大多数无性繁殖的生物在进化这条路上是远远落后于有性繁殖生物的。正是因为有性繁殖,两个不同亲本的基因结合,大大增加了基因突变的机会,为生物的进化提供更多的可能,同时也减轻了遗传病对整个族群的危害。长远来看,这种令人们头疼的大理石纹螯虾,或许在几万年间就会因为小小的契机而灭绝。
这种现象也曾发生在人类身上,往往由于多精子同时受精导致混合倍体胚胎,但是这种胚胎少有能正常发育的。即使出生也伴随引发身体畸形或者智力异常。
可是,无人得知,为何两个不配对的染色体能够成功完成受精,个体成功发育,也无从得知,这种多出的染色体没有使这个雌性小龙虾畸形夭折。
可否用吃来解决大理石纹鳌虾?
大理石纹螯虾还未出现在我国野外环境,可听闻其存在的不少网民已经开始提出疑问了——入侵物种,吃了它能否解决?每当听闻外来入侵物种,总有人摩拳擦掌跃跃欲试,试图用吃来解决入侵物种。只能说大家不要被公众号迷惑。入侵物种如牛蛙,罗非鱼尽管美味也一样泛滥成灾,为了消除水葫芦引发的经济损失我国付出了多大的人力物力。
首先大理石纹螯虾虽然可食用,可口感和出肉率却是比不上目前市场常见的克氏原螯虾。前面提及大理石纹螯虾体型大,但也是与龙纹螯虾相比。而克氏原螯虾体长可达5.5-12厘米,比大理石纹螯虾体型更大。相反,如果引入大理石纹螯虾来,它作为所带来的损失是无法估量的。
在泛滥最严重的马达加斯加,穷人会抓大理石纹螯虾来食用,算是一种廉价的蛋白质补充肉类。事实上在野外环境中小龙虾常常因为食性杂会吃一些腐烂鱼虾,或是重金属含量高的有毒物质。所以这种螯虾在国际上仍被列为“低经济价值”,不宜引入。
更为严重的后果是大理石纹螯虾对于物种多样性的危害。对于其他动植物,进入稻田,稻苗的根是它们喜爱的食物,稻田将大幅度减产, 而对于当地渔业的打击也将是致命——鱼苗也在它们食谱内。而对于当地已有螯虾,大理石纹螯虾的入侵将夺取原有资源,减少生存空间。在马达加斯加,最近十年里这种螯虾的活动范围从1000平方千米变成10万平方千米,扩大了10倍有余。如今种群密度已经威胁到7种马达加斯加原有的本土野生螯虾。
欧洲各国和美国部分地区已经把大理石纹螯虾列为“禁品”。禁止民众走私,饲养,野外放生大理石纹鳌虾。目前中国还没有出台相关法令,但如果你家饲养了这种螯虾,请不要随处放生,或用它活饵钓鱼,不经意的行为可能导致一片生态环境受到破坏。总的来说引入大理石纹螯虾无异于引狼入室,得不偿失。
大理石纹螯虾在生物学上拥有许多少见的性质,对于这种变异的生物我们或许可以加以利用,研究其遗传规律,性状表现,发育过程都十分有意义,并将实验结果应用于造福人类上。
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