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生物学家利用吸血水蛭记录生物多样性

研究人员通过水蛭的血餐来衡量保护项目中的生物多样性。

作者:Holly Barker
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图片来源:Oleksandr Lytvynenko/Shutterstock

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科学家们在测量生物多样性时,转而求助于一个意想不到的来源:吸血水蛭的消化系统。

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数万条水蛭的肠道揭示了生活在中国云南一个保护区的各种物种的DNA特征,这提供了证据,证明该保护区正在促进生物多样性。

在划拨用于保护的土地上,研究人员通常通过评估资金、工作人员数量或区域内人类干扰程度来间接测量生物多样性。这假定投入保护区的资金或护林员的数量与生活在那里的物种数量相关。

然而,直接测量生物多样性可能很困难。相机和录音机价格昂贵,即使最彻底的设置也只能捕捉到栖息地的一小部分。鸟类和树栖动物通常能躲避相机,而爬行动物等较安静的生物则不会发出足够的声音供音频监测检测。

但水蛭可以成为有效的生物多样性气压计。

DNA的储存库

吸血的“血蛭属”,或称“陆生水蛭属”,几乎以任何生物为食,吸食一顿富含DNA的血餐。

“水蛭以各种动物为食,”克里斯托弗·贝克说,他作为哈佛大学博士后研究的一部分参与了这项研究。“方便的是,其中一种动物是人类,这使得它们易于收集。”

贝克解释说,“血蛭属”是机会主义的捕食者,它们附着在动物身上,并伺机而动,直到另一个生物从它们身边经过。这意味着水蛭的位置有助于揭示它所捕食的生物的位置。

在某些物种中,水蛭可以摄入惊人数量的血液,膨胀到自身体重的十倍。

“这就像一个普通人在每顿饭后体重达到1500磅,”圣弗朗西斯学院生物学助理教授迈克尔·泰斯勒说,他没有参与这项研究。

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它们缓慢的新陈代谢——消化一顿饭可能需要四个月——使水蛭成为遗传物质的储存库。更重要的是,它们便宜且几乎不需要任何培训即可收集(尽管有一个坚强的胃是加分项)。

在雨季,它们不难发现。“有时会感觉地面朝你移动,”现在是一位经验丰富的水蛭采集者的泰斯勒说。泰斯勒说,收集完样本后,你就会努力把它们从自己身上弄下来。“你唯一要注意的是,在收集水蛭之前,它不会咬你,否则你就会对自己的DNA进行测序。”

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饥饿的血蛭揭示脆弱物种

护林员在哀牢山国家级自然保护区收集了3万多条水蛭,该保护区是中国南方一片260平方英里的山区森林。研究人员从血餐中纯化DNA,并使用脊椎动物特异性探针进行DNA测序,以排除水蛭自身的遗传物质。

脊椎动物的DNA与已知物种列表匹配,并识别出生活在保护区内的86种动物。研究人员检测到濒危和脆弱物种的存在,包括水鹿、亚洲黑熊和察帕大眼蛙。根据这项研究,这证明该保护区正在为受威胁物种提供一个安全的避风港。

根据研究人员收集水蛭的地点,他们可以绘制出该区域物种的分布图。在保护区的外围,肿胀的水蛭显示出绵羊和牛的血液,而从最内层区域收集的水蛭则含有野生动物的DNA。这揭示了农业的侵蚀压力如何将动物推向保护区的中心。

识别隐藏物种

根据这项研究,研究人员以前曾使用水蛭来测量生物多样性,但从未达到如此规模。在越南,研究人员从血蛭中提取DNA,并证实了稀有的安南条纹兔的存在。这种兔子被认为栖息在该地区,但多年来一直躲避着相机陷阱。

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泰斯勒解释说,DNA分析对于识别至少对人类来说与其他动物难以区分的生物特别有用。这些被称为隐秘物种,区分它们的唯一方法是对其DNA进行测序。

但即使是水蛭也有其局限性。它们在温带和沙漠气候中不太常见,生物学家在那里转而研究以死动物腐烂尸体为食的丽蝇。尽管它们不是最挑剔的食客,但它们更有可能以青蛙和其他陆生动物为食,而不是鸟类,这给当地野生动物的代表性带来了偏差。

结合传统方法,水蛭可以帮助揭示隐藏在阴影中的生物。

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