小龍蝦登上Nature頭條：揭開超級小龍蝦的進化之謎

作者：Ewen Callaway

翻譯：BioWorld

2月5日，德國癌症研究中心的科研人員在Nature子刊Nature ecology＆evolution雜誌發表題為：Clonal genome evolution and rapid invasive spread of the marbled crayfish的研究文章（圖1）。通過對大理石小龍蝦（大理石狀花紋的小龍蝦）（圖2）的全基因組測序分析，了解了這種新型入侵物種的來源以及獨特的進化歷史。

圖1

圖2-大理石小龍蝦

2月6日，Nature官網頭條報道了該研究（圖3）

圖3-nature頭條

分子生物學家已經測序了一種具有侵略性的小龍蝦的基因組，它們可以在不交配的情況下繁殖，並且在馬達加斯加迅速傳播。上世紀90年代，在德國的水族館中首次發現了這種有大理石斑紋的小龍蝦。現在，DNA測序表明這個物種可能是不同的小龍蝦物種的兩個遠親成員的產物。

由於淡水龍蝦對淡水生態系統構成的威脅，歐盟和美國部分地區禁止食用這種龍蝦。這個物種現在已經蔓延到馬達加斯加的內陸地區，並有可能擠掉7種本地小龍蝦（圖4）。「這是一個非常有侵略性的人群，」在海德堡的德國癌症研究中心的分子生物學家Frank Lyko說。「如果大理石小龍蝦繼續以目前的速度爆炸，它可能會超過當地特有的物種。」

圖4-大理石小龍蝦在馬達加斯加的迅速擴張

大理石小龍蝦每個染色體攜帶3個拷貝，而不是通常的2個。 Lyko和他的研究小組對其進行基因組測序發現：它在基因組的許多地方有兩種不同的基因型。 Lyko說，對這種模式的最好解釋是兩條染色體幾乎相同，但是第三條染色體的差異很大。

這兩種截然不同的基因組與另一種淡水螯蝦的基因組密切相關，這是一種原產於佛羅里達的淡水螯蝦，並受到水族館的歡迎。Lyko推測，當一個精子或卵子的基因組被複制時，就會出現斑紋的小龍蝦，這可能是由於溫度的突然變化而發生的。如果這些細胞被另一個生活在同一水族館的個體受精，那麼它將會產生一個有三份基因組拷貝的胚胎。這將代表一個新的物種。第一批有斑紋的小龍蝦很可能是出生在德國或美國的一個水族館裡，它的後代在魚類收藏家之間廣為流傳。

物種的起源

2003年，第一次對這種小龍蝦的科學描述出現在Nature的一篇論文中，該論文顯示，他們所調查的物種的所有成員都是雌性，並通過孤雌生殖(一種未受精卵發育成具有與母體相同的基因組的成人)進行繁殖。

第一批大理石小龍蝦是如何通過孤雌生殖繁殖的，這是一個謎。性繁殖基因的丟失或突變可能是過渡的基礎。

柏林洪堡大學的動物學家Gerhard Scholtz認為：天然大理石龍蝦種群在野外還沒有被發現，這並不意味著它們不存在。但是一個水池裡為什麼會有兩個不同種群，這一點很奇怪。

為了更好地了解這個物種的傳播，Lyko的團隊對另外四種有斑紋的小龍蝦的基因組進行了分析，其中包括從水族館中逃離的種群和在德國的湖泊中逃離的種群，以及來自馬達加斯加市場的個體。研究小組對馬達加斯加島上的49個個體進行了更深入的DNA測序，這些研究顯示，由於物種最近的起源和通過孤雌生殖繁殖，遺傳多樣性的缺乏令人震驚。

英國班戈大學（Bangor University）的保護科學家Julia Jones在2007年首次在馬達加斯加發現了4個大理石小龍蝦，她說該品種的傳播很大程度上是因為它們作為食物來源的普及。 她說在2009年到一名男子乘坐一輛裝滿塑料袋的公共汽車，計劃將其傾倒在稻田中，希望創造一種可持續的庫存資源。

阻止大理石小龍蝦在馬達加斯加的傳播是「幾乎不可能的」。 雖然當地已經開始要求人們不要運送或者把它們放到稻田裡去。 但這個信息在一個貧困程度很高的國家很難推行，大理石小龍蝦在當地已經成為一種廉價而流行的蛋白質來源。

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