大鼠拉扎差点毁了詹姆斯·罗素的科学生涯。十二年前，作为一名生态学研究生，罗素在新西兰海岸附近的小岛上放生了带有无线电项圈的老鼠，以研究这些生物如何立足并变得具有入侵性。尽管他信誓旦旦地保证，放生的动物将得到良好监测并迅速移除，但还是有一只老鼠，拉扎，逃脱了捕捉，游到附近的一个岛屿。
在 18 周的时间里，罗素一直在追捕这只动物。他既沮丧又尴尬，担心这场灾难会如何影响他的博士学位。“我对我的论文前景感到相当沮丧，”他说。
尽管有很多关于控制大型鼠群的文献，但关于追踪和杀死单个啮齿动物的文献却很少，而事实证明，这对于彻底根除一个物种的努力至关重要。“这表明，抓住第一只到达岛屿的老鼠——或者相反，抓住你试图从岛屿上清除的最后一只老鼠——是多么困难，”现在奥克兰大学的罗素说。
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拉扎的逃脱成为《自然》杂志1的一篇论文以及一本受欢迎的儿童读物的题材。现在，凭借十多年成功的害虫根除项目经验，罗素正在迎接更大的挑战。他正在为一个项目协调研究和开发工作，该项目是政府去年七月宣布的，旨在到 2050 年从新西兰清除所有入侵性脊椎动物捕食者——老鼠、刷尾负鼠、鼬等，以保护该国珍稀的特有物种。
高瞻远瞩的计划并不像听起来那么牵强，高级保护策略咨询公司主管乔希·唐兰说，该公司曾在欧洲、南美和美国设计过入侵物种根除项目。在世界各地，超过 1,000 个岛屿通过“大规模根除”清除了入侵物种。而新西兰是该领域一些领先专家的所在地，已经执行了 200 多个项目。唐兰说，只要有足够的资金、时间和政治意愿，就有可能清除整个国家。
但最新目标的规模代表着巨大的飞跃。有史以来清除的最大岛屿是澳大利亚的麦夸里岛，面积约 128 平方公里。新西兰的总面积约为 268,000 平方公里，该国的城镇使根除工作变得复杂，并为动物提供了无数的藏身之处。
“以目前的技术，这是不可行的，”奥克兰的生态学家、环保组织岛屿保护协会的理查德·格里菲斯说。为了扩大规模，需要新的方法。
这正是罗素和他的同事们要介入的地方。他们即将启动一个大型研究项目，以开发一些必要的技术，例如新的诱饵、物种特异性毒药和干扰动物生育能力的基因调整。为了取得成功，该项目需要公众和政治支持——以及资金。在 2015 年的一篇论文2中，该团队估计整个成本约为 90 亿新西兰元（60 亿美元），他们认为，害虫防治计划的节省以及环境破坏和作物损失的减少将足以弥补支出。他们的论点很有说服力。“我们的政府只是抓住了那篇论文，以及周围的证据和公众的善意，并宣布了这项政策，”罗素说。“从那时起，这里一直非常忙碌。”
临终遗愿
新西兰是入侵物种造成破坏的典型例子。数千年来，它一直是一个小蜥蜴和不会飞的鸟类的岛屿，例如标志性的几维鸟。自从包括人类在内的陆地哺乳动物大约在 750 年前首次到达以来，本地脊椎动物物种的数量几乎减少了一半——在那段时间里，至少有 51 种鸟类消失了。在欧洲人在十八世纪后期到达后，损失急剧加速。
哺乳动物害虫正在消耗新西兰的经济。政府每年花费约 7000 万新西兰元用于动物害虫防治计划，入侵性捕食者每年给该国造成约 33 亿新西兰元的生产力损失3。大部分损失来自农业，但政府官员也担心这会损害该国作为未受破坏的自然美景目的地的声誉。“去年，旅游业超过农业成为我们最大的收入来源，”保护部长玛吉·巴里说。“我们的环境是吸引人们来到这里的原因。”
尽管环境和经济方面的论点已经存在一段时间了，但许多人认为物理学家保罗·卡拉汉促使公众支持根除计划。卡拉汉是一位杰出的科学家，也是新西兰家喻户晓的人物——有点像新西兰的大卫·艾登堡——撰写科普书籍并主持关于科学和创新的电视节目。在 2012 年的一次公开演讲中，他鼓励新西兰人通过根除入侵性害虫来拯救国家的本土动物。“这很疯狂也很雄心勃勃，但我认为值得一试，”他说。那次演讲将成为他的最后一次；几个月后他死于癌症。
卡拉汉的恳求引起了公众的想象，激发了人们对旨在保护本地鸟类和其他动物的当地保护计划的广泛支持。
许多清除岛屿的技术已经很成熟。杀死老鼠和其他入侵者的标准做法是在诱饵站中掺入毒药——通常是氟乙酸钠（俗称 1080）或抗凝血剂溴鼠隆——并通过直升机将毒药撒播到整个景观中。少数在化学攻击中幸存下来的动物会被诱捕或射杀。根除的活跃阶段非常快。格里菲斯说，撒播诱饵只需几天时间，几周内所有入侵者就会消失。大部分时间都花在准备工作上。“你通常只有一次机会做对，”他说，主要是因为成本很高。“所以 90% 的工作是计划和后勤。”
2011 年，格里菲斯完成了一个为期四年、耗资 350 万新西兰元4的项目，旨在根除朗伊托托岛和莫图塔普岛上的所有入侵性哺乳动物，这两个岛屿是有人居住的岛屿，总面积为 38 平方公里。经过两年的规划和与当地居民的磋商，老鼠在 3-4 周内被消灭；然后，环保主义者分阶段处理兔子、鼬、刺猬和野猫。由于人类居民的存在，以及这些岛屿靠近新西兰最大的城市奥克兰，而奥克兰提供了大量的潜在再入侵者，这项工作变得复杂起来。
“渡轮每天去那里六次，载着数百人，而且每个周末都有船只靠岸，”罗素说。搭便车的老鼠和小鼠大约每年被拦截一次，但该岛在过去五年中一直没有害虫。
新技术
解决整个新西兰的问题不仅仅是扩大努力。“我们擅长杀死东西，”巴里说，“但我们将依靠科学突破来帮助我们越过终点线。” 格里菲斯希望看到的一些首批创新是新的诱饵、毒药和陷阱，以及用于检测入侵者的工具。1080 毒药自 20 世纪 50 年代以来已广泛使用，是一种有效的杀虫剂，但它会杀死鹿和猪等猎物动物（它们也是引进物种，但不是根除工作的目标）；它还威胁着啄羊鹦鹉（Nestor notabilis），一种本土高山鹦鹉。许多猎人和动物权利组织反对使用该化学物质，尤其是当它从直升机上喷洒时。
“只针对老鼠或小鼠的东西会很棒，”格里菲斯说。对于负鼠，罗素和他的同事计划对该生物的基因组进行测序，以期找到其有袋动物生物学特有的目标。
可以通过开发需要最少人工干预的设备来改进陷阱。一家名为 Goodnature 的新西兰公司已经生产出带有颅骨破碎活塞的老鼠和负鼠陷阱，该活塞由压缩气体驱动。它可以自动复位 24 次（清理工作由食腐鸟类和猫提供）。罗素的同事安德鲁·克拉利切克正在研究无线电子生物传感器，它可以检测害虫释放的物种特异性分子。此类设备可用于监控陷阱或发送有关新入侵者的警告。
已经用于在该国监测羊群的无人机，可以配备这些生物传感器，以嗅探目标并快速投放精确剂量的毒药。这在直升机释放数吨掺毒诱饵不可行的地区可能很有用。“这有点像天网的未来，”罗素说，“但这可能在害虫防治中奏效。”
在保护界最令人兴奋的想法是基因生物防治，它可能通过引入有害性状来抑制入侵者。强大的基因编辑工具 CRISPR-Cas9 可用于破坏对生存或繁殖至关重要的基因，或使动物更容易受到某种毒药影响的基因。然后，科学家可以使用所谓的基因驱动技术，使该基因在种群中传播。“它可以在大约 10 代内从 1% 增长到 100% 的人口，”加州大学圣地亚哥分校的遗传学家伊森·比尔说，他正在使用基因驱动技术来改造蚊子，使其对疟疾寄生虫具有抵抗力5。
到目前为止，基因驱动技术仅在实验室中使用过，而且主要用于昆虫，但没有任何迹象表明它们不能在野外对负鼠或老鼠起作用。比尔说，问题在于，一旦你开始引入有害性状，你就是在与进化作斗争，而进化往往会消除有问题的突变。还存在反向入侵的危险。在新西兰成为入侵物种的负鼠起源于澳大利亚。如果某种基因驱动的“自杀负鼠”返回那里，可能会对本地种群造成严重破坏。
另一种基因技术正在新西兰开发，作为罗素项目的一部分，它可以避免其中一些困难。“特洛伊女性技术”针对线粒体，即细胞内微小的发电厂。线粒体 DNA 中的突变会严重损害精子的游动能力。由于这些突变仅影响雄性的适应性，并且线粒体仅通过雌性系传递，因此这些性状可以在自然选择中幸存下来。携带突变的雌性后代将是雄性不育，但它们的女儿将能够繁殖，从而产生更多不育雄性。
新西兰达尼丁的生态学家丹尼尔·汤普金斯和他的同事们已经在计算机模型和实验室实验中表明，这项技术可以在果蝇中发挥作用6：一次释放特洛伊女性使种群数量在十代人中保持在较低水平，没有自然选择反击的迹象。
当然，就哺乳动物而言，释放数千只特洛伊雌鼠将适得其反：这些老鼠对生态系统的威胁与你试图消灭的老鼠一样大。因此，在政府研究机构 Landcare Research 工作的汤普金斯认为，这更像是一种coup de grâce——一种防止害虫种群在被传统技术削减后恢复的方法。他说，一旦数量很少，释放少量特洛伊女性就会限制种群的再生长。那些小种群然后可能会自然死亡，或者在如此低的水平上生存，以至于它们不再对本地物种构成威胁。
后院之战
所有这些技术都离大规模部署还有几年的时间，而且没有一种是万能药，罗素警告说，他认为答案是长期分阶段使用多种方法的组合。“在森林里可能最便宜或最合适的方法，在某人的后院里可能不是最合适的，”他说。
唐兰说，能否进入那些后院将决定项目的成败。一项根除行动必须接近 100% 的成功才能奏效，这意味着要获得几乎所有相关人员的支持。如果任何大型人群拒绝与该计划合作，一些地区可能会被留下未清除，为入侵者提供避难所。“根除的要么全有要么全无的性质使社会问题更加重要和具有挑战性，”唐兰说。“支持必须不仅仅是简单的多数。”
罗素说，新西兰在这方面相对幸运。该国已经有数千个志愿者社区团体，他们利用空闲时间设置和检查陷阱。例如，惠灵顿郊区克罗夫顿·唐斯的人们认为，在该地区每五个后院都放置一个陷阱后，该地区已经没有捕食者了。“我们新西兰的处境相对独特，人们真的、真的愿意为了保护环境而杀戮，”罗素说。“这有点像一种民族消遣。”
然而，该项目的某些方面可能会考验公众支持的限度。例如，蚊子的生物防治技术在佛罗里达州和巴西的居民中面临强烈反对。新西兰人可能非常赞成保护环境，但他们通常对基因工程持怀疑态度7。基因驱动技术在世界各地都备受争议。
还有资金问题。政府和慈善团体已承诺到 2050 年截止日期前捐赠约 30 亿新西兰元——远低于罗素估计需要的 90 亿新西兰元。但政府希望进一步的科学突破将降低成本。
罗素确信这些突破将会到来。他指出，第一次老鼠根除是在 1963 年在新西兰附近的一个 1 公顷的岛屿上实现的，当时没有人认为这是可能的。“我们不知道 2050 年我们将如何做到这一点，但在 1960 年，我们也不知道我们会在 1980 年或 2010 年做些什么，”他说。
在某些方面，正是他与拉扎的经历给了他希望。尽管这只老鼠最终以一种非常低科技的方式被抓住——一个方便的企鹅尸体被证明是不可抗拒的诱饵——但这次追捕迫使罗素的团队改进了仍在使用的尖端技术。例如，生物安全犬可以追捕个别顽固分子，而粪便的基因测序可以识别剩余的种群。
“我为回顾过去，看到我们在短短十年内取得了多大的进步而感到自豪，”他说。
本文经许可转载，并于 2017 年 1 月 12 日首次发表。