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美国人并没有兴趣如亚洲人那般把四大家鱼（Asian carp）烹调成餐桌上的美味.所以,当这些70年代被引入用于处理水藻问题的鱼群逃逸到密西西比河流域,就变成了水藻之后的又一个令人们头疼不已的生物入侵问题.如何监控这些外来物种的困扰由来已久,而近期发表于国际微生物生态学学会期刊上的一篇利用下一代基因序列追踪四大家鱼的技术,或许提供了一个可行方案.
来自“餐桌上”的威胁.
物种引入的概念曾被期待成为一个化学农药替代者,而四大家鱼的投放也是为了消除鲶鱼塘内的水藻威胁.只是出乎设计者意料的是,九十年生于伊利诺伊河的洪水冲破了养殖池的壁垒,将那些鱼类带到了密西西比河流域.凭借其个体成长和种群增殖方面的速度优势,和比土著鱼群更庞大的体型,加之没有天敌,这些后来者迅速成为了该水域内的“多数民族”.其直接的后果就是导致本来生活在这里的物种在食物等生存资源上受到排挤,尚且不论杂交等带来的基因污染以及产生不能生育的多倍体后代造成的配子浪费问题——而对于濒危物种这恰恰十分致命.
当然,生物入侵的危害远不止作用于处在食物链同层的物种.食物链下端的物种难免也会因为捕食者不加限制的数量增长而陡然下降,而上端的种群也会因为食物源的丰富而激增.这种逐级震荡的间接效应很可能打破原来的生态平衡.美国东部森林的吉普赛飞蛾就是一个典型的例子,它们的引入和爆发促使捕食者白足鼠和其寄生虫扁虱数量的飞速增长,导致莱姆病例的泛滥.所以,即便是亡羊补牢似的人为控制也势在必行. 微生物间谍
掌握目标种群的分布和生活习性是抑制其增长的首要问题.然而当入侵物种的种群密度比较低时,采用传统的网、勾等捕捞方式并不能有效地获取实用信息；可如果等到 “鲤鱼跃龙门”的情况发生时再做测量,不仅起不到预防作用,对于阻止入侵也显得为时过晚.反倒是一种利用环境DNA的检测手段逐渐成为了研究的重点.
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究小组正试图通过在水域中采集鱼类的排泄物来为四大家鱼的监测系统提供信息.由于物种间的差异,其食物来源和消化道内的细菌有着明显可辨的差异,这意味着其排出的身体废物——作为生物标记——可如同一样被识别.藉由基于16S核糖体RNA的下一代基因技术,科学家们从环境样本中提取这些生物标记,进而描绘出入侵物种的分布状况.
类似的依据肠胃微生物来研究宿主生理状况的方法已在诸如人体、老鼠、猕猴、小鸡、蚯蚓和白蚁等物种身上得到了可行性验证.相较于以往针对鱼类表皮脱落组织的收集,大量的排泄物也更加易于获取.
此外,鱼类肠道内的微生物群落和排泄物也能反映出它们的食物偏好、生理行为等,这对进一步研究入侵与本地物种间的相似和差异有着积极的作用.并且这种以微生物作为间接观测量的计算方式并不会随着水域内物种数量的激增而加大工作量,这一点是传统统计方式所不能比拟的. 元基因组
这类研究思路有个统称——元基因组.考虑到大多数情况下微生物群落是通过相互作用来完成一系列的代谢功能而非独立生存,将他们整个看作是一个大的基因库来研究微观世界,或许才能对复杂微生物群落有着更为准确的认识.譬如2005年诺贝尔医学奖关于幽门螺杆菌的研究,即是一种细菌基因在人类肠胃中的选择性表达.而这个基因正是人类元基因组中的一部分.而最近这类对于四大家鱼肠道中的元基因组研究,也表明了近年来生物多样性科研的发展方向.毕竟,相较于庞大的生态环境而言,单个物种的基因研究在解决某些问题时会多少显得有些捉襟见肘.
不过目前在减少入侵鲤鱼数量上还没有突破性进展,更多的只是限制其进一步扩散.除了传统捕捞外,伊利诺伊大学的Cory Suski教授也曾提出过利用CO2结合带电触网来抵御四大家鱼进入芝加哥运河.当然,这些鱼类要是在中国爆发估计就没那么幸运了,这里充足的食用需求完全可以消费掉额外的增长.或者说,那是另外一种生态平衡吧.