本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
大鲵与其近亲日本大鲵和中国大鲵一起,是世界上最大的两栖动物之一,也是唯一可以通过前后腿之间多余的皮肤褶皱进行呼吸的动物群体的一部分。它们是一种值得投资的奇特生物,尤其是在现在,它们的数量正在下降到某些种群完全灭绝的程度,因此研究人员开发了新的辅助生殖技术,以帮助保持这些黏滑的蝾螈的生存。
大鲵是北美特有的物种,分为两个亚种,即在东部各州发现的东方大鲵(Cryptobranchus alleganiensis alleganiensis)和仅限于阿肯色州北部和密苏里州南部奥沙克山脉的奥沙克大鲵(C. a. bishopi)。雄性和雌性的体型大小大致相同,伸长可达 24 - 40 厘米(9.4 - 16 英寸),体重相当重,达到 1.5 - 2.5 千克(3.3 - 5.5 磅)。虽然许多资料会告诉你我们并不真正知道它们俗名“hellbender”的由来,但它的首次使用可以追溯到 1812 年美国博物学家本杰明·史密斯·巴顿的著作《关于一种属于爬行动物或两栖动物纲的动物的回忆录,在美国,它以鳄鱼和地狱弯曲者的名字而闻名》。我们只能说他是一个时代的人...
“我必须提到在美国某些地方这种动物所知的非常奇异的名字。在弗吉尼亚西部霍尔斯顿水域的黑人那里,这种爬行动物很常见,经常被称为地狱弯曲者,原因是它在水中移动时缓慢而扭曲的动作,奴隶们将其比作地狱中受诅咒者的痛苦折磨。当它们有助于了解动物的习性或经济时,注意到这些粗俗的名字是否有损自然历史的尊严?道德家是否没有意识到,那些强加这些名字的人的处境和反思中存在着某种令人忧郁和痛苦的东西?”
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巴顿是第一个描述该物种的人,他认为该生物的土著名称“Tweeg”更合适,但尽管他做出了最大的努力,但它并没有像 hellbender 那样有效。它在此过程中获得的其它昵称包括魔鬼狗、陆地小狗和鼻涕水獭。
在过去的几十年里,东方大鲵在其分布范围内经历了急剧的下降,研究人员不太确定原因。可能是流入它们溪流的水源退化、新疾病或引入它们溪流的新污染物,或者三者的结合,这导致了所谓的缺乏补充,这意味着幼年大鲵在不断减少的种群中没有长大,使得每年用于繁殖的个体更少、年龄更大。此外,大坝和受污染的河流已经将它们降级到少数剩余的健康溪流中,这导致了许多孤立的种群,这些种群可能因为不可避免的近亲繁殖而产生遗传缺陷。
“我们的大鲵(奥沙克和东方),以及日本和中国大鲵是隐鳃鲵科中的仅有的三个物种……这个科包含世界上最大的两栖动物。这三个物种都处于危险之中,除非为它们制定保护计划,否则可能会消失,”纳什维尔动物园的变温动物馆长戴尔·麦金尼蒂说,他是最近启动东方大鲵第一个圈养繁殖计划的团队的一员。
大鲵是一种难以在圈养条件下繁殖的物种,而且要抓住野生个体带回实验室也不是一件容易的事。“捕捉大鲵是一项艰苦的工作,因为它们生活在河流和溪流的大石头下,”麦金尼蒂说。“我们需要几个大个子用伐木撬(一种移动木材的工具)把石头翘起来,这样我们中的一个人才能在下面浮潜,看看是否有大鲵存在。”然而,未来确定给定溪流中是否仍然存在大鲵将会更容易。
通过田纳西州野生动物资源机构提供的合作 SWG 补助金(州野生动物补助金)的资助,支持了田纳西州大鲵的全州调查、疾病测试、基因库和遗传分析。该补助金还资助了一项名为 eDNA(环境 DNA)的新技术的发展,用于通过从 1 升溪流水中提取的微量 DNA 来确定溪流中是否仍然存在大鲵。该补助金资助了麦金尼蒂在动物园和野外的工作,以及来自中田纳西州立大学的布莱恩·米勒,他在过去 25 年里对田纳西州的大鲵进行了最多的研究,记录了种群数量的下降,以及来自田纳西州李大学的迈克尔·弗雷克,他进行了 eDNA 和遗传工作。
密苏里州圣路易斯动物园的一个团队花了多年时间才成为第一个成功在圈养条件下繁殖奥沙克大鲵的团队,他们在去年首次通过将它们饲养在大型人工溪流系统中做到了这一点。“圣路易斯的自然繁殖很棒,将来会产生很多动物用于放生,但这些后代的遗传变异性有些有限,”麦金尼蒂说。
麦金尼蒂在纳什维尔动物园的团队转而研究东方大鲵亚种,他们正在开发新的生殖技术,以便在实验室环境中繁殖它们,当这些技术完善后,有望产生大量具有遗传多样性的后代,用于重新引入野外。
纳什维尔动物园的项目大约在五年前启动,从健康的野生种群中获得了三只雄性大鲵和一只雌性大鲵。它成为一项国际合作,其中包括来自安特卫普动物学会的澳大利亚低温生物学家罗伯特·布朗,他是两栖动物生殖技术方面的专家,他们一起提出了从圈养和野生大鲵中收集和低温保存精子的无痛技术,以建立一个大型的低温保存基因库。
在过去的几年里,该团队还一直在使用一种名为 Amphiplex 的新型激素注射剂——最近为青蛙的辅助生殖而开发——以刺激圈养大鲵的卵和鱼精(精液)的产生。“在动物园里,我们一直在对我们的大鲵的生殖器官进行长期的季节性超声研究。通过使用超声波来确定基于睾丸和卵泡发育情况的注射 Amphiplex 的确切正确时间,我们能够在过去两年中可靠地从雌性身上收集卵子,并从所有雄性身上提取精液,”麦金尼蒂说。“然后我们将精子放在卵子上,并测试不同的变量,看看哪个可能有效。”上个月,他们宣布他们最终能够使用新鲜收集的精子产生两只健康的大鲵幼崽。
“我们需要进一步开发受精方案和早期卵孵化技术,以产生大量的后代,但我们相信我们能够在不久的将来做到这一点,”麦金尼蒂说。“我们还没有完全成功,但我们对该项目的希望是生产出遗传上合适的种群进行重新引入,并通过基因库减缓数量下降种群中遗传多样性的丧失。”
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