大鼠拉扎差點毀了詹姆斯·羅素的科學生涯。十二年前，作為一名生態學研究生，羅素在紐西蘭海岸附近的小島上放生了帶有無線電項圈的老鼠，以研究這些生物如何立足並變得具有入侵性。儘管他信誓旦旦地保證，放生的動物將得到良好監測並迅速移除，但還是有一隻老鼠，拉扎，逃脫了捕捉，游到附近的一個島嶼。
在 18 周的時間裡，羅素一直在追捕這隻動物。他既沮喪又尷尬，擔心這場災難會如何影響他的博士學位。“我對我的論文前景感到相當沮喪，”他說。
儘管有很多關於控制大型鼠群的文獻，但關於追蹤和殺死單個齧齒動物的文獻卻很少，而事實證明，這對於徹底根除一個物種的努力至關重要。“這表明，抓住第一隻到達島嶼的老鼠——或者相反，抓住你試圖從島嶼上清除的最後一隻老鼠——是多麼困難，”現在奧克蘭大學的羅素說。
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拉扎的逃脫成為《自然》雜誌1的一篇論文以及一本受歡迎的兒童讀物的題材。現在，憑藉十多年成功的害蟲根除專案經驗，羅素正在迎接更大的挑戰。他正在為一個專案協調研究和開發工作，該專案是政府去年七月宣佈的，旨在到 2050 年從紐西蘭清除所有入侵性脊椎動物捕食者——老鼠、刷尾負鼠、鼬等，以保護該國珍稀的特有物種。
高瞻遠矚的計劃並不像聽起來那麼牽強，高階保護策略諮詢公司主管喬希·唐蘭說，該公司曾在歐洲、南美和美國設計過入侵物種根除專案。在世界各地，超過 1,000 個島嶼透過“大規模根除”清除了入侵物種。而紐西蘭是該領域一些領先專家的所在地，已經執行了 200 多個專案。唐蘭說，只要有足夠的資金、時間和政治意願，就有可能清除整個國家。
但最新目標的規模代表著巨大的飛躍。有史以來清除的最大島嶼是澳大利亞的麥誇裡島，面積約 128 平方公里。紐西蘭的總面積約為 268,000 平方公里，該國的城鎮使根除工作變得複雜，併為動物提供了無數的藏身之處。
“以目前的技術，這是不可行的，”奧克蘭的生態學家、環保組織島嶼保護協會的理查德·格里菲斯說。為了擴大規模，需要新的方法。
這正是羅素和他的同事們要介入的地方。他們即將啟動一個大型研究專案，以開發一些必要的技術，例如新的誘餌、物種特異性毒藥和干擾動物生育能力的基因調整。為了取得成功，該專案需要公眾和政治支援——以及資金。在 2015 年的一篇論文2中，該團隊估計整個成本約為 90 億紐西蘭元（60 億美元），他們認為，害蟲防治計劃的節省以及環境破壞和作物損失的減少將足以彌補支出。他們的論點很有說服力。“我們的政府只是抓住了那篇論文，以及周圍的證據和公眾的善意，並宣佈了這項政策，”羅素說。“從那時起，這裡一直非常忙碌。”
臨終遺願
紐西蘭是入侵物種造成破壞的典型例子。數千年來，它一直是一個小蜥蜴和不會飛的鳥類的島嶼，例如標誌性的幾維鳥。自從包括人類在內的陸地哺乳動物大約在 750 年前首次到達以來，本地脊椎動物物種的數量幾乎減少了一半——在那段時間裡，至少有 51 種鳥類消失了。在歐洲人在十八世紀後期到達後，損失急劇加速。
哺乳動物害蟲正在消耗紐西蘭的經濟。政府每年花費約 7000 萬紐西蘭元用於動物害蟲防治計劃，入侵性捕食者每年給該國造成約 33 億紐西蘭元的生產力損失3。大部分損失來自農業，但政府官員也擔心這會損害該國作為未受破壞的自然美景目的地的聲譽。“去年，旅遊業超過農業成為我們最大的收入來源，”保護部長瑪吉·巴里說。“我們的環境是吸引人們來到這裡的原因。”
儘管環境和經濟方面的論點已經存在一段時間了，但許多人認為物理學家保羅·卡拉漢促使公眾支援根除計劃。卡拉漢是一位傑出的科學家，也是紐西蘭家喻戶曉的人物——有點像紐西蘭的大衛·艾登堡——撰寫科普書籍並主持關於科學和創新的電視節目。在 2012 年的一次公開演講中，他鼓勵紐西蘭人透過根除入侵性害蟲來拯救國家的本土動物。“這很瘋狂也很雄心勃勃，但我認為值得一試，”他說。那次演講將成為他的最後一次；幾個月後他死於癌症。
卡拉漢的懇求引起了公眾的想象，激發了人們對旨在保護本地鳥類和其他動物的當地保護計劃的廣泛支援。
許多清除島嶼的技術已經很成熟。殺死老鼠和其他入侵者的標準做法是在誘餌站中摻入毒藥——通常是氟乙酸鈉（俗稱 1080）或抗凝血劑溴鼠隆——並透過直升機將毒藥撒播到整個景觀中。少數在化學攻擊中倖存下來的動物會被誘捕或射殺。根除的活躍階段非常快。格里菲斯說，撒播誘餌只需幾天時間，幾周內所有入侵者就會消失。大部分時間都花在準備工作上。“你通常只有一次機會做對，”他說，主要是因為成本很高。“所以 90% 的工作是計劃和後勤。”
2011 年，格里菲斯完成了一個為期四年、耗資 350 萬紐西蘭元4的專案，旨在根除朗伊託託島和莫圖塔普島上的所有入侵性哺乳動物，這兩個島嶼是有人居住的島嶼，總面積為 38 平方公里。經過兩年的規劃和與當地居民的磋商，老鼠在 3-4 周內被消滅；然後，環保主義者分階段處理兔子、鼬、刺蝟和野貓。由於人類居民的存在，以及這些島嶼靠近紐西蘭最大的城市奧克蘭，而奧克蘭提供了大量的潛在再入侵者，這項工作變得複雜起來。
“渡輪每天去那裡六次，載著數百人，而且每個週末都有船隻靠岸，”羅素說。搭便車的老鼠和小鼠大約每年被攔截一次，但該島在過去五年中一直沒有害蟲。
新技術
解決整個紐西蘭的問題不僅僅是擴大努力。“我們擅長殺死東西，”巴里說，“但我們將依靠科學突破來幫助我們越過終點線。” 格里菲斯希望看到的一些首批創新是新的誘餌、毒藥和陷阱，以及用於檢測入侵者的工具。1080 毒藥自 20 世紀 50 年代以來已廣泛使用，是一種有效的殺蟲劑，但它會殺死鹿和豬等獵物動物（它們也是引進物種，但不是根除工作的目標）；它還威脅著啄羊鸚鵡（Nestor notabilis），一種本土高山鸚鵡。許多獵人和動物權利組織反對使用該化學物質，尤其是當它從直升機上噴灑時。
“只針對老鼠或小鼠的東西會很棒，”格里菲斯說。對於負鼠，羅素和他的同事計劃對該生物的基因組進行測序，以期找到其有袋動物生物學特有的目標。
可以透過開發需要最少人工干預的裝置來改進陷阱。一家名為 Goodnature 的紐西蘭公司已經生產出帶有顱骨破碎活塞的老鼠和負鼠陷阱，該活塞由壓縮氣體驅動。它可以自動復位 24 次（清理工作由食腐鳥類和貓提供）。羅素的同事安德魯·克拉利切克正在研究無線電子生物感測器，它可以檢測害蟲釋放的物種特異性分子。此類裝置可用於監控陷阱或傳送有關新入侵者的警告。
已經用於在該國監測羊群的無人機，可以配備這些生物感測器，以嗅探目標並快速投放精確劑量的毒藥。這在直升機釋放數噸摻毒誘餌不可行的地區可能很有用。“這有點像天網的未來，”羅素說，“但這可能在害蟲防治中奏效。”
在保護界最令人興奮的想法是基因生物防治，它可能透過引入有害性狀來抑制入侵者。強大的基因編輯工具 CRISPR-Cas9 可用於破壞對生存或繁殖至關重要的基因，或使動物更容易受到某種毒藥影響的基因。然後，科學家可以使用所謂的基因驅動技術，使該基因在種群中傳播。“它可以在大約 10 代內從 1% 增長到 100% 的人口，”加州大學聖地亞哥分校的遺傳學家伊森·比爾說，他正在使用基因驅動技術來改造蚊子，使其對瘧疾寄生蟲具有抵抗力5。
到目前為止，基因驅動技術僅在實驗室中使用過，而且主要用於昆蟲，但沒有任何跡象表明它們不能在野外對負鼠或老鼠起作用。比爾說，問題在於，一旦你開始引入有害性狀，你就是在與進化作鬥爭，而進化往往會消除有問題的突變。還存在反向入侵的危險。在紐西蘭成為入侵物種的負鼠起源於澳大利亞。如果某種基因驅動的“自殺負鼠”返回那裡，可能會對本地種群造成嚴重破壞。
另一種基因技術正在紐西蘭開發，作為羅素專案的一部分，它可以避免其中一些困難。“特洛伊女性技術”針對線粒體，即細胞內微小的發電廠。線粒體 DNA 中的突變會嚴重損害精子的遊動能力。由於這些突變僅影響雄性的適應性，並且線粒體僅透過雌性系傳遞，因此這些性狀可以在自然選擇中倖存下來。攜帶突變的雌性後代將是雄性不育，但它們的女兒將能夠繁殖，從而產生更多不育雄性。
紐西蘭達尼丁的生態學家丹尼爾·湯普金斯和他的同事們已經在計算機模型和實驗室實驗中表明，這項技術可以在果蠅中發揮作用6：一次釋放特洛伊女性使種群數量在十代人中保持在較低水平，沒有自然選擇反擊的跡象。
當然，就哺乳動物而言，釋放數千只特洛伊雌鼠將適得其反：這些老鼠對生態系統的威脅與你試圖消滅的老鼠一樣大。因此，在政府研究機構 Landcare Research 工作的湯普金斯認為，這更像是一種coup de grâce——一種防止害蟲種群在被傳統技術削減後恢復的方法。他說，一旦數量很少，釋放少量特洛伊女性就會限制種群的再生長。那些小種群然後可能會自然死亡，或者在如此低的水平上生存，以至於它們不再對本地物種構成威脅。
後院之戰
所有這些技術都離大規模部署還有幾年的時間，而且沒有一種是萬能藥，羅素警告說，他認為答案是長期分階段使用多種方法的組合。“在森林裡可能最便宜或最合適的方法，在某人的後院裡可能不是最合適的，”他說。
唐蘭說，能否進入那些後院將決定專案的成敗。一項根除行動必須接近 100% 的成功才能奏效，這意味著要獲得幾乎所有相關人員的支援。如果任何大型人群拒絕與該計劃合作，一些地區可能會被留下未清除，為入侵者提供避難所。“根除的要麼全有要麼全無的性質使社會問題更加重要和具有挑戰性，”唐蘭說。“支援必須不僅僅是簡單的多數。”
羅素說，紐西蘭在這方面相對幸運。該國已經有數千個志願者社群團體，他們利用空閒時間設定和檢查陷阱。例如，惠靈頓郊區克羅夫頓·唐斯的人們認為，在該地區每五個後院都放置一個陷阱後，該地區已經沒有捕食者了。“我們紐西蘭的處境相對獨特，人們真的、真的願意為了保護環境而殺戮，”羅素說。“這有點像一種民族消遣。”
然而，該專案的某些方面可能會考驗公眾支援的限度。例如，蚊子的生物防治技術在佛羅里達州和巴西的居民中面臨強烈反對。紐西蘭人可能非常贊成保護環境，但他們通常對基因工程持懷疑態度7。基因驅動技術在世界各地都備受爭議。
還有資金問題。政府和慈善團體已承諾到 2050 年截止日期前捐贈約 30 億紐西蘭元——遠低於羅素估計需要的 90 億紐西蘭元。但政府希望進一步的科學突破將降低成本。
羅素確信這些突破將會到來。他指出，第一次老鼠根除是在 1963 年在紐西蘭附近的一個 1 公頃的島嶼上實現的，當時沒有人認為這是可能的。“我們不知道 2050 年我們將如何做到這一點，但在 1960 年，我們也不知道我們會在 1980 年或 2010 年做些什麼，”他說。
在某些方面，正是他與拉扎的經歷給了他希望。儘管這隻老鼠最終以一種非常低科技的方式被抓住——一個方便的企鵝屍體被證明是不可抗拒的誘餌——但這次追捕迫使羅素的團隊改進了仍在使用的尖端技術。例如，生物安全犬可以追捕個別頑固分子，而糞便的基因測序可以識別剩餘的種群。
“我為回顧過去，看到我們在短短十年內取得了多大的進步而感到自豪，”他說。
本文經許可轉載，並於 2017 年 1 月 12 日首次發表。