老鼠的生物地理學及其全球統治的追求

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[caption id="attachment_290" align="alignleft" width="222" caption="黑家鼠,來自 Flickr 上的 alexfiles (點選圖片)"]

似乎無論你在哪裡發現人類群體,都能發現一群躲藏在陰影中的老鼠。這種歷史似乎是老鼠利用機會的結果,但我們也在幫助它們輕鬆地環遊世界方面發揮了作用。這種共生關係——一種關係,其中一個物種受益,而另一個物種幾乎沒有或沒有受到傷害——可能是人類邋遢本性的結果。看來我們一直不太擅長妥善存放垃圾!

旗艦鼠種,黑家鼠,起源於印度。雖然它的一些同類在森林邊緣和田野附近徘徊,但許多同類發現了一種以追逐人類和在他們的營地附近遊蕩以尋找食物殘渣為生的方式。大約 100 萬年前,老鼠之間發生了分裂,將黑家鼠與各種其他鼠屬物種(包括臭名昭著的挪威褐家鼠 R. norvegicus)區分開來的,是它與人類的舒適關係。儘管我們可能會為老鼠提供大量的垃圾寶藏,但它並不總是以善意回報我們!瘟疫、斑疹傷寒和破壞農業的災難並不是非常好的感謝方式。


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對於這樣一個廣泛存在的宿敵來說,也許令人驚訝的是,黑家鼠的生物地理學——研究生物體如何在地球上分佈——相對不為人知。然而,確定老鼠蹤跡歷史的第一步是弄清楚黑家鼠到底是什麼。在上週發表在開放獲取期刊PLoS ONE上的一項研究中,肯·阿普林及其同事著手研究我們與這種令人恐懼和厭惡的共同居住者的聯絡有多密切。

透過仔細觀察一組能夠提供更深層歷史背景的遺傳標記,阿普林及其同事發現,其他幾種老鼠物種在基因上與普通黑家鼠相似,從而形成了一個具有密切祖先關係的物種複合體。事實上,黑家鼠複合體在大約 100 萬年前從其最近的親屬中分離出來,並且由至少 6 個不同的譜系組成,這些譜系似乎在大約 20 萬年前多樣化,這與更新世中期倒數第二個冰期相吻合。

[caption id="attachment_287" align="alignright" width="220" caption="來自 Alpin 等人 (2011) 的圖 4:a) 譜系 I 和 II 的分佈。b) 譜系 I-VI 的自然範圍。c) 譜系 I、II 和 IV 的分佈和移動。"]

在六個黑家鼠譜系中,有兩個特別廣泛。譜系 I 最古老的個體生活在印度,這支援了歐洲和非洲黑家鼠的“走出印度”假說。另一方面,譜系 II 留在東南亞,在湄公河流域附近活動。這兩個廣泛分佈的譜系在大約 20 萬年前分離,現在佔據著不同的、不重疊的範圍。

譜系 I 和 II 主導著黑家鼠的全球分佈,但在居住在東南亞的其他譜系中存在更精細的模式。譜系 III 僅限於喜馬拉雅山脈,而譜系 V 被假設為不同的鼠屬物種,與與其共存的物種表現出一致的形態差異。同樣,譜系 VI 由兩個先前描述的鼠屬物種組成,它們的分佈與黑家鼠相似,並且表現出一致的形態差異,並且通常不在人類居住地發現。最後,譜系 IV 僅限於湄公河下游,並且僅在其北部範圍與譜系 II 略有重疊。

也許最引人注目的是,我們可以從右側的地圖中看到,共生關係可能存在多個起源。譜系 I、II 和 IV 的分裂發生在 50 萬年前,遠早於人類居住的證據。亞洲的人類化石證據出現在 5-6 萬年前,但永久性人類住區直到全新世,或最近 1 萬年內才真正出現。因此,這些黑家鼠譜系在人類到達之前就已建立。然而,現代黑家鼠非常熱衷於利用受干擾的棲息地。似乎很可能,當人類席捲該地區,焚燒森林和田野,並定居到農業社會時,祖先黑家鼠會很好地利用這一點——開始共生關係。

阿普林分析的另一個特點清楚地表明,特別是在大航海時代,譜系 I 和 II,以及譜系 IV,在傳統港口城鎮的傳播中獲得了一些幫助。但一些個體的遺傳訊號表明它們在全新世中期至晚期,或大約 5-1 萬年前到達東南亞島嶼。這發生在上次冰期之後,當時海平面比現在低數十米,並且亞洲大陸與現在的馬來西亞、臺灣和印度尼西亞之間存在間歇性連線。因此,對於早於船隻運輸的情況,譜系 II 和 IV 中的老鼠很可能在以前連線良好的陸地上奔跑。

人類也在這個時期遷移。老鼠,作為受干擾棲息地和人類廢物的愛好者,沿著破壞的道路尾隨而至,並進入了這些新的環境。一旦海平面上升,它們就被困住,無法與其他種群繁殖。這種隔離促進了我們現在在東南亞看到的物種和物種內譜系的高度多樣性。而這僅僅是過程的開始——僅僅過去了數千年。進一步物種形成的最終結果將取決於譜系之間的接觸程度,而譜系之間的接觸似乎因人類而加速。雖然老鼠可能看起來像是在追隨我們的腳步。但很明顯,我們正在被用作老鼠尋求全球統治的工具!

最後的結論是,不同的老鼠傳播的疾病也與不同的譜系相關。因此,建議對宿主譜系進行分型,以瞭解疾病媒介的背景。對於從其祖先東南亞或印度家園以外引入的老鼠,可以追溯疾病可能來自的地理位置。這實際上可能是一種簡單但有用的方法,可以快速確定對各種老鼠攜帶疾病的反應。

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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