老鼠的生物地理学及其全球统治的追求

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[caption id="attachment_290" align="alignleft" width="222" caption="黑家鼠,来自 Flickr 上的 alexfiles (点击图片)"]

似乎无论你在哪里发现人类群体,都能发现一群躲藏在阴影中的老鼠。这种历史似乎是老鼠利用机会的结果,但我们也在帮助它们轻松地环游世界方面发挥了作用。这种共生关系——一种关系,其中一个物种受益,而另一个物种几乎没有或没有受到伤害——可能是人类邋遢本性的结果。看来我们一直不太擅长妥善存放垃圾!

旗舰鼠种,黑家鼠,起源于印度。虽然它的一些同类在森林边缘和田野附近徘徊,但许多同类发现了一种以追逐人类和在他们的营地附近游荡以寻找食物残渣为生的方式。大约 100 万年前,老鼠之间发生了分裂,将黑家鼠与各种其他鼠属物种(包括臭名昭著的挪威褐家鼠 R. norvegicus)区分开来的,是它与人类的舒适关系。尽管我们可能会为老鼠提供大量的垃圾宝藏,但它并不总是以善意回报我们!瘟疫、斑疹伤寒和破坏农业的灾难并不是非常好的感谢方式。


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对于这样一个广泛存在的宿敌来说,也许令人惊讶的是,黑家鼠的生物地理学——研究生物体如何在地球上分布——相对不为人知。然而,确定老鼠踪迹历史的第一步是弄清楚黑家鼠到底是什么。在上周发表在开放获取期刊PLoS ONE上的一项研究中,肯·阿普林及其同事着手研究我们与这种令人恐惧和厌恶的共同居住者的联系有多密切。

通过仔细观察一组能够提供更深层历史背景的遗传标记,阿普林及其同事发现,其他几种老鼠物种在基因上与普通黑家鼠相似,从而形成了一个具有密切祖先关系的物种复合体。事实上,黑家鼠复合体在大约 100 万年前从其最近的亲属中分离出来,并且由至少 6 个不同的谱系组成,这些谱系似乎在大约 20 万年前多样化,这与更新世中期倒数第二个冰期相吻合。

[caption id="attachment_287" align="alignright" width="220" caption="来自 Alpin 等人 (2011) 的图 4:a) 谱系 I 和 II 的分布。b) 谱系 I-VI 的自然范围。c) 谱系 I、II 和 IV 的分布和移动。"]

在六个黑家鼠谱系中,有两个特别广泛。谱系 I 最古老的个体生活在印度,这支持了欧洲和非洲黑家鼠的“走出印度”假说。另一方面,谱系 II 留在东南亚,在湄公河流域附近活动。这两个广泛分布的谱系在大约 20 万年前分离,现在占据着不同的、不重叠的范围。

谱系 I 和 II 主导着黑家鼠的全球分布,但在居住在东南亚的其他谱系中存在更精细的模式。谱系 III 仅限于喜马拉雅山脉,而谱系 V 被假设为不同的鼠属物种,与与其共存的物种表现出一致的形态差异。同样,谱系 VI 由两个先前描述的鼠属物种组成,它们的分布与黑家鼠相似,并且表现出一致的形态差异,并且通常不在人类居住地发现。最后,谱系 IV 仅限于湄公河下游,并且仅在其北部范围与谱系 II 略有重叠。

也许最引人注目的是,我们可以从右侧的地图中看到,共生关系可能存在多个起源。谱系 I、II 和 IV 的分裂发生在 50 万年前,远早于人类居住的证据。亚洲的人类化石证据出现在 5-6 万年前,但永久性人类住区直到全新世,或最近 1 万年内才真正出现。因此,这些黑家鼠谱系在人类到达之前就已建立。然而,现代黑家鼠非常热衷于利用受干扰的栖息地。似乎很可能,当人类席卷该地区,焚烧森林和田野,并定居到农业社会时,祖先黑家鼠会很好地利用这一点——开始共生关系。

阿普林分析的另一个特点清楚地表明,特别是在大航海时代,谱系 I 和 II,以及谱系 IV,在传统港口城镇的传播中获得了一些帮助。但一些个体的遗传信号表明它们在全新世中期至晚期,或大约 5-1 万年前到达东南亚岛屿。这发生在上次冰期之后,当时海平面比现在低数十米,并且亚洲大陆与现在的马来西亚、台湾和印度尼西亚之间存在间歇性连接。因此,对于早于船只运输的情况,谱系 II 和 IV 中的老鼠很可能在以前连接良好的陆地上奔跑。

人类也在这个时期迁移。老鼠,作为受干扰栖息地和人类废物的爱好者,沿着破坏的道路尾随而至,并进入了这些新的环境。一旦海平面上升,它们就被困住,无法与其他种群繁殖。这种隔离促进了我们现在在东南亚看到的物种和物种内谱系的高度多样性。而这仅仅是过程的开始——仅仅过去了数千年。进一步物种形成的最终结果将取决于谱系之间的接触程度,而谱系之间的接触似乎因人类而加速。虽然老鼠可能看起来像是在追随我们的脚步。但很明显,我们正在被用作老鼠寻求全球统治的工具!

最后的结论是,不同的老鼠传播的疾病也与不同的谱系相关。因此,建议对宿主谱系进行分型,以了解疾病媒介的背景。对于从其祖先东南亚或印度家园以外引入的老鼠,可以追溯疾病可能来自的地理位置。这实际上可能是一种简单但有用的方法,可以快速确定对各种老鼠携带疾病的反应。

Aplin, K., Suzuki, H., Chinen, A., Chesser, R., ten Have, J., Donnellan, S., Austin, J., Frost, A., Gonzalez, J., Herbreteau, V., Catzeflis, F., Soubrier, J., Fang, Y., Robins, J., Matisoo-Smith, E., Bastos, A., Maryanto, I., Sinaga, M., Denys, C., Van Den Bussche, R., Conroy, C., Rowe, K., & Cooper, A. (2011). Multiple Geographic Origins of Commensalism and Complex Dispersal History of Black Rats PLoS ONE, 6 (11) DOI: 10.1371/journal.pone.0026357

About Kevin Zelnio

Kevin has a M.Sc. degree in biology from Penn State, a B.Sc. in Evolution and Ecology from University of California, Davis, and has worked at as a researcher at several major marine science institutions. His broad academic research interests have encompassed population genetics, biodiversity, community ecology, food webs and systematics of invertebrates at deep-sea chemosynthetic environments and elsewhere. Kevin has described several new species of anemones and shrimp. He is now a freelance writer, independent scientist and science communications consultant living near the Baltic coast of Sweden in a small, idyllic village.

Kevin is also the assistant editor and webmaster for Deep Sea News, where he contributes articles on marine science. His award-winning writing has been appeared in Seed Magazine, The Open Lab: Best Writing on Science Blogs (2007, 2009, 2010), Discovery Channel, ScienceBlogs, and Environmental Law Review among others. He spends most of his time enjoying the company of his wife and two kids, hiking, supporting local breweries, raising awareness for open access, playing guitar and songwriting. You can read up more about Kevin and listen to his music at his homepage, where you can also view his CV and Résumé, and follow him twitter and Google +.

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