今年年初,你也许看到过这样一条消息:一只名叫“罗密欧”、极度濒危的西温克斯水蛙,在玻利维亚的科恰班巴自然历史博物馆当了10年单身汉。去年情人节,博物馆求助网络,通过交友网站为“罗密欧”相亲,并且号召大家为它募捐。利用这笔捐款,科学家深入雨林,帮它找到了“朱丽叶”。就这样,这只世界上最孤独的蛙因为脱单上了热搜。“罗密欧”和“朱丽叶”在一起了,似乎小蝌蚪诞生的消息也是顺理成章的。但是,2019年都快过完了,“罗密欧”还没有当上爸爸。
越是珍稀的两栖动物,意味着科学家的相关研究越少。如何才能调动起它们的情绪,帮助这些“青蛙王子”谈恋爱,并拯救自己的物种免于灭绝,是近年来科学家研究的课题——荷尔蒙疗法、人工授精、冻结保存技术或许能发挥作用。
一种皮肤传染病 让两栖动物面临灭绝危机
地球的生物多样性正在遭到破坏,而两栖动物首当其冲。根据国际自然保护联盟(IUCN)2017年发布的数据,约三分之一的两栖动物品种濒临灭绝。
除栖息地丧失、气候变化、环境污染、珍稀品种被作为宠物出售等原因外,两栖动物还面临壶菌病的威胁。
水和电解质都可以渗入两栖动物的皮肤,它们甚至能用皮肤呼吸空气。对于两栖动物来说,保护皮肤是一件生死攸关的事情。
壶菌病则是一种皮肤传染病,这种真菌在溪流和雨林等潮湿环境中十分活跃。通过影响两栖动物的皮肤,导致它们体内的钾和钠等化学物质失衡,进而导致心脏停止跳动。过去50年,壶菌病已导致500多种两栖动物的种群数量急剧下降,其中90种两栖动物已经灭绝。
科学家在20世纪80年代已经注意到了两栖动物的危机,但是第一次全球性评估结果直到2004年才正式发表。2005年,国际专家在一次会议上提议,动物园、水族馆和其他动物保护组织应当出手营救距离最近的濒危物种,并进行人工培育。
如何生蝌蚪 有的蛙要求很特别
科学家:做不到啊
一些营救计划取得了好成绩,例如坦桑尼亚的基汉西喷雾蟾蜍。这种稀有的蟾蜍在2009年被宣布灭绝。当时,一个水电站修建工程完全摧毁了它们赖以生存的自然环境——在基汉西峡谷瀑布沿岸的栖息地。当地的科学家通过人工培育蝌蚪,并且为它们加装了人工喷雾装置,模拟瀑布环境,最终让该物种重现基汉西峡谷。
然而对于更多被营救的物种来说,是另外一个故事。科学家发现,这些蛙和蟾蜍在实验室环境下生不出小蝌蚪。这恰好反映出科学家对它们的了解太少了。很多种类的蛙和蟾蜍有着特定的繁殖策略和机制:一些在水里产卵,可能是湖泊、溪流,甚至是临时的小水塘;一些在陆地上产卵,可能是热带雨林的地面、树荫处,可能是高山沼泽的苔藓下,也可能是在芦苇丛中。
空气温度、湿度、气压的变化;光照长短、亮度;蛙鸣声;经历一段蛰伏期突降大雨,预示着雨季到来……这些条件都是实验室难以模拟的。越是珍稀的品种,科学家对这些影响它们生育的要素就了解得越少。
给“青蛙王子”来点爱情药水
2018年,澳大利亚伍伦贡大学的生物学家艾米·希拉和同事菲利普·拜恩发表一篇论文。两人与悉尼塔隆加动物园合作多年。这所动物园是澳大利亚本土濒危物种——北夜宴蛙的一处人工栖息地。动物园多年采用自然培育的方法,但是最近出现了育种情况不理想的状态。只有不到三分之一的雄蛙参与了交配,另外三分之二兴致不高,从而导致整个种群数量下降。
北夜宴蛙因为体型太小,无法注射荷尔蒙。于是,希拉和拜恩另辟蹊径。两人把荷尔蒙滴在雄蛙胃部的外表皮肤,待这些雄蛙充分吸收后,再把它们“介绍”给相亲对象。这套荷尔蒙疗法显著提高了交配率。不只是此前就很活跃的“好好先生”,连那些意兴阑珊的雄蛙也成功地找到了对象。配对成功率由此前的30%提升至80%,甚至一度逼近过100%。
这看上去很简单,但实际操作起来很难。针对蛙和蟾蜍的荷尔蒙疗法,主要利用了两种荷尔蒙——促性腺释放激素(GRH)和人绒毛膜促性腺素(HCG)。不同种类的蛙和蟾蜍,要用到不同的荷尔蒙。给予这些“青蛙王子”爱情药水的时间、剂量也必须要精确。长时间以来,科学家要做的工作就是试错,目前只研究出了大约20多个物种的对应配方。
有的蛙是急性子 有的蛙慢吞吞
研究的样本多了,有关爱情药水的配方,科学家也开始掌握一些头绪。例如,科学家开始利用两栖动物的祖先,预测该使用哪种荷尔蒙。如果某些蛙/蟾蜍起源相同,那么它们对同一种荷尔蒙有反应。
在预测采集精子的最佳时间范围方面,每个物种的繁殖策略可能是关键。
澳大利亚一种特有的嘎嘎蛙,叫声像鸭子叫。这种蛙实行一妻多夫制。雄蛙之间的竞争使得它们不得不在更短的时间里,释放更多的精子。希拉发现,在进行荷尔蒙疗法后,雄蛙数分钟后已经开始释放精子,而精子采集最佳时间为7小时以内。
生活在澳大利亚新南威尔士州雪山中的南夜宴蛙就完全不一样了。这种蛙实行一夫一妻制。谈恋爱、生蝌蚪,对于它来说都不需要太着急。希拉和拜恩对南夜宴蛙注射荷尔蒙后发现,这种蛙的精子采集最佳时间长达36个小时,但数量少得可怜。
这种蛙对环境很挑 却成了人工辅助繁殖的典范
采集精子是第一步。紧接着,科学家要用上体外授精和冻结保存技术。这样一来,即使在那些能抗病的个体死后,科学家仍然可以培育出它们的后代。
美国多斑隙穴蛙正在成为人工辅助两栖动物繁殖的典范。这种蛙对繁殖环境很挑剔,差点灭绝,一度在美国密西西比州野外只剩下100只左右。它的繁殖环境必须是长叶松遮盖、没有鱼的临时小水塘。在实验室环境下,这种蛙从来没有自然繁殖过。2006年,密西西比州立大学生物学家安迪·科巴与孟菲斯动物园合作,把冷冻保存的精子人工授精,最终培育出第一只实验室里诞生的多斑隙穴蛙。
生活在洛基山脉南部的北方蟾蜍,因为被壶菌病威胁,数量大幅减少。利用荷尔蒙疗法和人工授精技术,目前科学家已经放生了超过10万只北方蟾蜍。这种蟾蜍的精子能够被超低温保存。科学家已经开始从野生蟾蜍身上提取精子,实地冷冻,然后带回实验室给雌蛙人工授精。
目前,科学家能帮到的两栖动物种类仍然十分有限。雌蛙卵子无法被冷冻保存,“工作只完成了一半”。不过,很多人看好人工辅助两栖动物繁殖的前景。也许过不了多久,我们就能听到那只曾经最孤独的蛙——“罗密欧”——当爸爸的消息了。
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