黑死病在14世纪中期首次席卷欧洲,导致数千万人丧生。但这并没有就此止步——导致瘟疫的细菌鼠疫耶尔森菌 藏身于黑鼠(Rattus rattus) 体内,并在之后的数百年中,随着跳蚤将细菌从老鼠传播给人类,继续引发较小规模的疫情。然后在18世纪中期,这些疫情在很大程度上停止了。这个时间与褐家鼠 (Rattus norvegicus) 的引入相吻合,褐家鼠从亚洲传播开来,几乎在它们的小爪子踏上欧洲大陆的那一刻起,就击败了黑鼠。
褐家鼠的这种占领不仅发生在欧洲,也发生在美洲,因为这些害虫偷偷藏在驶往大西洋彼岸的船只上。如今,褐家鼠在北美洲东部最为普遍,但也开始在北美洲大陆西部获得更多的立足之地。
英国莱斯特大学的分子动物考古学家 Eric Guiry 说:“褐家鼠一出现,黑鼠就像进入了鬼城一样。” 但是,尽管这两种啮齿动物物种是无处不在的害虫和疾病的关键传播媒介,但科学家们对它们如何占领北美洲知之甚少。为了拼凑这段历史,Guiry 和他的同事对来自北美洲东部和东南部考古遗址的 311 份老鼠骨骼样本进行了分子分析,这些样本的年代从 1550 年代到 1900 年代初期。他们的研究结果于 4 月 3 日发表在《科学进展》杂志上,显示了这两个物种之间的根本差异,并为解释一个物种如何支配另一个物种提供了线索。
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到目前为止,重建老鼠的时间线已被证明是棘手的。从历史记录中我们得知,褐家鼠在 1776 年之前从欧洲抵达,大约在美国独立战争时期。但是,尽管考古学家从更早时期的各个挖掘地点出土了大量老鼠骨骼,但他们无法确定这些老鼠何时生活。Guiry 解释说,放射性碳定年法对于这一历史时期来说过于不精确,没有帮助。而且褐家鼠有一个不方便的习惯,即 burrowing 进入地下,因此它们在考古遗址中的存在可能是事后污染造成的。
为了解决这个问题,研究人员从沉船老鼠身上收集了许多样本。Guiry 说:“如果你在沉船中发现一只黑鼠,你就知道它的年代必须追溯到那个时期。” 德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的古遗传学家 Johannes Krause 说,这是一种“非常[创新]的方法”,他研究了褐家鼠在欧洲的引入历史,并在自己的工作中遇到了来自 burrowing 褐家鼠的类似问题。
一些沉没的样本来自La Belle号的残骸,这是一艘 1686 年在德克萨斯州海岸附近搁浅的船只。在 1995 年重新发现的残骸中,考古学家发现了三门青铜大炮、陶器和珠宝、一具人类骨骼——以及“非常大量的鼠 remains,”佛罗里达大学的动物考古学家、La Belle号残骸研究的合著者 Susan deFrance 在 1990 年代说道。从 1559 年至 1760 年间沉没的七艘船只中出土的样本使研究人员能够确定,褐家鼠首次抵达北美大陆的时间早于历史记录所示的 1700 年代。
接下来,为了了解这些老鼠物种如何在陆地上扩张和争斗,研究人员分析了来自路易斯安那州到新斯科舍省的沿海遗址的 remains,包括 1600 年代的詹姆斯敦殖民地和新奥尔良的一个遗址,这个遗址可能激发了民歌“日升之屋”的灵感。首先,研究人员使用一种相对较新的技术——胶原肽质量指纹图谱技术——来识别褐家鼠和黑鼠,该技术可以追踪不同物种骨骼中胶原蛋白结构的小差异。deFrance 说,这项技术比 DNA 分析更便宜、更直接:“如果你们对所有这些都进行了古代 DNA [分析],那么成本将是天文数字。”
然后,为了确定几个世纪以来老鼠的饮食习惯,研究人员查看了它们骨骼中发现的碳和氮的种类。这些元素的不同同位素更有可能存在于动物体内,这取决于它在食物网中的位置。虽然科学家们在这里可以收集到的信息有限,但研究人员还是能够得出结论,褐家鼠和黑鼠在饮食偏好上存在“根本差异”:褐家鼠比黑鼠吃更多的动物蛋白。
它们不同的饮食习惯意味着这两个物种可能没有在争夺相同的生态位。Krause 说:“然而黑鼠仍然消失了。” 他说,“这是分子分析结果中最大的惊喜”。
Guiry 说,为什么褐家鼠“压倒”黑鼠“仍然是一个完全开放的问题”。一种主要的理论是,褐家鼠的攻击性和更大的体型帮助它击败了黑鼠。但这无法解释一切——Guiry 说,在世界上的某些地方,黑鼠反而占主导地位。他很希望看到在单个城市进行类似的研究,这可以为科学家提供更详细的信息,了解这种转变是如何发生的,至少在一个地点是这样。
Guiry 说,而且不乏老鼠骨骼来实现这一点。他说:“我能够通过传闻找到这些老鼠中的大多数,” 他补充说,全球还有无数更多的样本。他目前正在汇编来自欧洲遗址的类似分析,以追踪这些种群是如何从亚洲到达的。“我认为这里还有很多东西有待发现。这真的只是冰山一角。”