世界上最大的两栖动物在人类“保护”下正悄然灭绝
5月21日,国际学术期刊Current Biology以“The Chinese giant salamander exemplifies the hidden extinction of cryptic species” 为题,报道了昆明动物所车静、张亚平和Robert Murphy团队领衔的多个国、内外研究人员参与的合作成果(在线链接)。该研究基于基因组水平数据,揭示了中国大鲵其实包括了多个隐存物种;同时研究指出,先前的规模化养殖及无序放归直接污染了大鲵的基因多样性,严重威胁到了大鲵属物种的保护,而目前中国大鲵的保护方法亟需进一步评估与改进。
中国大鲵生活照 (Robert Murphy 摄)
中国大鲵(Andrias davidianus)俗称“娃娃鱼”,是世界现存两栖类中体型最大的物种(体长可以达到2米)。先前学界认为,大鲵属仅有两个物种,即中国大鲵与日本大鲵A. japonicas,而其中,中国大鲵记录广泛分布于我国南方长江、黄河及珠江流域的18个省份。然而对于两栖动物这类对局部环境、特别是水源依赖性极高的类群,这样横跨山脉及水系的广泛分布,就十分的可疑。那么大鲵难道真的具有极强的迁徙能力,能够在群山大河之间来回迁徙保持基因交流、横跨地理隔离仍仅是一个物种,还是这样广布的大鲵记录实际上包括了多个被人忽视的隐存物种?
中国大鲵 侧面(颜芳 摄)
自20世纪50年代起,由于栖息地破坏和对野外资源的过度捕捉利用,中国大鲵的野生资源迅速减少,很多地方的野生种群甚至已经灭绝。因此中国大鲵在IUCN被列为极度濒危物种(CE,critically endangered),并收录入CITES公约附录I,在我国也被列为二级保护动物。
中国大鲵 正面(颜芳 摄)
我国政府也高度重视中国大鲵的保护,在就地保护和人工增殖放流方面投入了大量的人力物力,特别是在人工增殖放流方面,成功掌握繁殖技术之后,组织了频繁的放流放归活动。据不完全统计,至发稿时已放流数量达到105918尾,在恢复野外种群数量上,起到了一定保护的作用。然而,目前我国实施的对大鲵的保护,仍然是基于“中国只有一种大鲵”的假设进行的,特别是增殖放流这一过程,利用的野生商品化繁育的人工养殖个体,并未对放生个体的亲本谱系进行筛选,也没有对不同地方的种群加以区别对待。在不完全了解中国大鲵多样性的情况下,这样无序的放生真的起到了预期的保护效果吗?
中国大鲵 生境(颜芳 摄)
观察中国大鲵出“鱼”洞口(陈宏满 摄)
走访中国大鲵个人养殖户(车静 摄)
走访中国大鲵室内养殖场(陈宏满 摄)
为弄清中国大鲵可能存在的隐存多样性,并为保护中国大鲵提出更有针对性的指导性意见,自2007年,中国科学院昆明动物研究所车静、张亚平和Robert Murphy带领的团队便开始了对中国大鲵的研究。经过10余年的考察和走访,研究团队在全国范围内共收集到来自70个野生中国大鲵个体和1034个养殖个体的样品。通过采用简化基因组的研究方法,在基因组水平对中国大鲵的野生种群开展了群体遗传学分析。
中国大鲵脱落皮肤(颜芳 摄)
中国大鲵样品收集中(陈宏满 摄)
通过对野生个体的分析,结果意外的发现,中国大鲵基因多样性并非单一,而目前研究数据支持中国大鲵种群中至少包含5个独立的演化支系,可能代表5个独立的隐存物种(陕西种、四川种、广西种、贵州种和安徽种),而每一个隐存支系的分布与水系紧密相关,大致对应黄河、长江、珠江及钱塘江等水系流域。各隐存物种间的分化时间保守估计约在4.71-10.25百万年以前,有着较长分化历史。此外,在对养殖场种群的分析中,研究又意外地发现了另外的两个独特的演化支系。加上一个历史记录分布于海拔4000米以上的青藏高原种群,研究推测,中国大鲵实际上很可能包括了8个独立的物种。尽管这一结论亟待进一步研究确认,但在这样一个备受关注的大型两栖动物中突然发现如此多的隐存多样性,不仅令人震惊,其对于中国大鲵的保护更具有极其重要的指导意义。
基于线粒体片段、简化基因组SNP、微卫星数据,中国大鲵系统发育关系和遗传结构。A. 基于线粒体基因片段,构建的野生种群(A-E)及4个养殖个体(UI, U2)构建的系统发育关系。B. 野生种群的分布点;饼图颜色对应图A中线粒体支系;右下角为基于简化基因组SNP数据的群体结构(最适K=5),颜色对应线粒体支系。C. 养殖种群的样品采集点;饼图颜色对应A中线粒体支系;右下角为基于微卫星数据的群体结构(最适K=1. 这里显示第二最适K=3)。
由于基于先前的分类体系,大鲵的保护存在很多问题:保护区区划分建立时,未能考虑到不同支系的独特性,从而有针对性的单独进行保护;而在人工养殖、增殖放流等一系列过程中,没有重视亲本来源和谱系追踪,对不同地理种群没有加以区分。尽管这些做法在当时没有更新研究数据的情况下可以理解,然而基于目前研究结果来看,现有的保护措施不但并不能起到预期的保护效果,其实更隐藏巨大的风险,可能直接威胁大鲵的生存。若不及时调整,会严重威胁不同独立演化支系,甚至是独立物种的基因多样性,造成人为的基因侵蚀(即基因污染),结果就是遗传资源不可逆转的损失,甚至是独立物种的灭绝。
中国大鲵室内养殖个体(陈宏满 摄)
以数据为例,在对养殖场随机取样分析中,该研究发现全国养殖场有78.82%的个体都是源于同一演化支系,即“陕西种”,而在2013-2016年期间伦敦动物学在我国对大鲵进行野外调查期间,也发现在陕西、贵州和广西野外捕捉的12个个体,其母系来源亦均为“陕西种” (同期发表在Current Biology,在线链接)。此外,通过微卫星数据分析显示,贵州省随机取样的100份养殖大鲵个体,虽然有不同的母系来源,但是在核基因水平已经混杂为一个物种,不同支系个体间存在严重的基因污染。
我们不一样 不一样 。。。(周炜帏 摄)
同时,由于先前在养殖大鲵中检测出虹蛙病毒及蝾螈壶菌等高致病性两栖类病原体,目前毫无针对性检测的无序放归更是存在严重安全风险,可能在无意间传播致命两栖动物疾病。
中国大鲵放流视频 摘自网络
因此在此基础上,亟需对现有中国大鲵的保护策略和措施进行重新评估和改进。在此,研究建议(1)全面开展中国大鲵遗传资源的调研和分析,通过对使用新的技术手段(如环境DNA),对已发现的不同物种进行种群大小、遗传多样性、分布地等系统的调查研究,摸清本底多样性;(2)在此基础上,及时调整相应的保护策略和措施,通过推广遗传技术严格控制放流种源,严格实施原产地放流,禁止无序放流,对不同物种区别保护,对部分极小种群的支系,采取优先保护。
调查访问中国大鲵野生状况(陈宏满 摄)
中科院昆明动物研究所颜芳博士为该研究论文第一作者,车静、张亚平研究员,及昆明动物所特聘研究员、加拿大安大略皇家博物馆的Robert Murphy教授为共同通讯作者。该研究工作得到了中国科学院先导专项培育项目、国际人才计划项目;英国伦敦动物学会Darwin Initiative项目;香港动物园基金;遗传资源与进化国家重点实验室开放课题;国家自然科学基金等项目资助。
发布会现场 (陈宏满 摄)
5月21日上午9时30分,中国科学院举办“中国大鲵遗传多样性与保护” 研究成果新闻发布会, 就中国大鲵遗传多样性究结果与保护管理向媒体进行发布。中国科学院副院长、中国科学院院士张亚平、中国科学院科技促进发展局局长严庆、中国科学院前沿科学与教育局副局长张永清、中国科学院院士魏辅文、中国科学院昆明动物研究所所长姚永刚及中国科学院昆明动物研究所研究员车静等出席会议,中国科学院新闻发言人、科学传播局局长周德进主持本次会议。人民日报、新华社、光明日报、经济日报、中央人民广播电台、中央电视台、中国国际广播电台、科技日报、中国青年报、中新社、人民网、新华网、中国网、北京日报、北京晚报、香港大公文汇报、中国科学报、中国科学院院刊等20余家媒体记者出席。
中国科学院院士魏辅文(陈宏满 摄)
中国科学院院士、动物研究所研究员魏辅文认为该项工作没有艰苦的野外采集,很难获得这么多,也是很难取得这么重大的发现,我们原来认为大鲵是一个种,现在通过研究后有5到8个种,这对我们的保护会起到关键性作用。这个成果的取得还应该归功于新的技术,大鲵(50G)的是熊猫(2.5G)的20倍,这么大的基因组,怎么利用最好的办法来获得有用的数据,最后得到这一结论,在科学技术方面有很多的创新点,以及后续开发的一些新的方法(环境DNA),在技术上的创新对推动科学的进步起到重要作用。
该成果具有以下几点重要意义:
第一,从科学的角度上,为其它物种隐存物种的研究起到一个很好的模范、指导作用,也希望国家、科学在未来新物种的发现研究中能够多投入一些资金支持。
第二,从保护的角度上,1. 指导政府部门针对不同物种采集不同的保护措施。针对不同物种来实时对保护区进行调整,乃至可以考虑是否需要建立大鲵的国家公园,更重要的是进一步可能要将大鲵从二级保护动物调整为一级。2.指导圈养场的繁殖具有重要意义,避免不同物种之间的杂交,使其遗传多样性丧失。3. 是对科学指导放归放流的一个很好的案例,现在新的物种发现后,科学的指导放流,不同的区域应放不同的种,避免种间遗传杂交导致的远缘衰退、生物入侵、疾病安全等一系列问题。
第三,科学家、科学工作者的责任感: “绿水青山,就是金山银山”,怎么来实现、科学的实现,没有生物多样性、没有大量的物种(动物、植物、微生物)、没有各个物种间的相互协调,没有大量的研究工作,是很难实现。习总书记提出的生态文明建设是保护的科学家看到了希望,我们也充满信心,希望奉献我们的力量,为我们的国家——美丽的中国的生态环境保护作出一些应有的贡献。
摘自 Science
该成果在线发表后在国际期刊杂志也相继作了不同的报道,如:国际著名科学杂志Science ,纽约时报New York Times、大西洋月刊 The Atlantic等。
车静研究员解读研究成果(陈宏满 摄)
审核编辑:陈宏满、王剀、徐伟