蜱蟲失散已久的親戚再次出現

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世界上最珍貴的液體不是黑色的,而是紅色的。據一些估計,有超過14,000種昆蟲和其他爬行動物以血液為食。每個綱和目似乎都有其嗜血的家庭成員。最著名的吸血蛛形綱動物,如蟎蟲、蜘蛛和蠍子等八條腿的動物,是蜱蟲。本月,南非研究人員在PLoS ONE上宣佈重新發現了罕見的蜱蟲。這種奇怪的生物有可能解答一些仍然圍繞著這些寄生吸血蟲的進化問題。

蜱蟲分為兩種。有軟蜱 (Argasidae) 和硬蜱 (Ixodidae)。硬蜱的名字來源於它們背上攜帶的大而堅硬的盾板。軟蜱沒有這個盾板,而是有一層皮革般的“皮膚”。軟蜱和硬蜱的另一個區別是口器的位置。硬蜱的口器位於身體的前部,給人一種“頭部”的印象,而軟蜱的口器則位於腹部。

雖然這些差異足以將蜱蟲分為兩個不同的科,但關於這些科是如何以及何時進化的,仍然存在許多不確定性。一些研究人員認為,蜱蟲是從類似蟎蟲的生物進化而來的,早在4億年前的泥盆紀。這些早期的蜱蟲可能寄生在最早的兩棲動物身上。另一些人則認為蜱蟲的進化時間要晚得多,大約在1億年前的白堊紀。甚至連吸血行為是在所有蜱蟲的共同祖先中進化了一次,還是在硬蜱和軟蜱中獨立進化了兩次,都還不清楚。


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如何解決這個蜱蟲難題?引入第三個蜱蟲科:納塔利蜱科。這個科中唯一的蜱蟲物種,納塔利蜱,是一種奇怪的生物,它結合了軟蜱和硬蜱的特徵。它攜帶一個小型的假盾板,並且像硬蜱一樣頭部在前,但它也像軟蜱一樣具有皮革般的皮膚。這種“軟硬蜱”的混合性質使其非常適合闡明蜱蟲進化史上的一些黑暗角落,但問題是:它最後一次被發現是在1981年,在南非。

尋找這種小寄生蟲很困難,因為沒有人知道它以哪種動物為食。到目前為止,生物學家只收集到了21個標本。這些標本是在岩石下、博物館中佈滿灰塵的細尾獴皮毛中以及條紋燕子的巢穴中發現的。因此,哺乳動物和鳥類似乎是可能的宿主,但是嘗試讓這些蜱蟲以鴿子、兔子和齧齒動物為食都失敗了。

並不是生物學家沒有嘗試尋找納塔利蜱。PLoS ONE研究的合著者之一丹尼爾·德克勒克已經尋找它近三十年了。他甚至在一次探險中因為蛇咬傷而失去了一個指尖。本月,他和比勒陀利亞大學的同事們終於獲得了回報。他們發現了30只蜱蟲,包括許多活著的蜱蟲,地點離該物種1930年首次被發現的地方不遠。該研究的主要作者本·曼斯描述了這次發現

“我們純粹是靠運氣找到它們的。我們沿著一條土路行駛,我看到一片綠草地,就停了下來。丹尼爾開始在裂縫中的岩石上翻找,用放大鏡觀察,突然他喊道他發現了什麼。就是這樣。知道我們找到了一種我們幾乎沒有機會找到的蜱蟲,感覺真是太棒了。那是科學真正有價值的時刻之一。”

研究小組很快就知道這些蜱蟲是納塔利蜱

“它們真的很小,並且很好地融入了周圍環境,所以它們可能很難被看到。然而,它們的腿呈明顯的紅棕色,當你用相機放大時,它們的假盾板清晰可見。所以我們知道這些可能就是正確的蜱蟲。當天晚些時候,我們使用體視顯微鏡對它們進行了鑑定,我們的預感得到了證實。”

一些雌性蜱蟲最近進食過,並且體內仍然攜帶了先前宿主的血液。在解剖蜱蟲並取出其內臟後,研究小組看到蜱蟲受害者的血細胞有細胞核,這表明血液來自爬行動物或鳥類(哺乳動物的血細胞沒有細胞核)。對血液的DNA分析顯示,血液來自幾種蜥蜴,包括一些環尾蜥屬物種。後來的活體餵養實驗證實,納塔利蜱很高興以蜥蜴為食,從而解開了宿主缺失之謎。然而,曼斯說,很少有蜱蟲只以蜥蜴為食,納塔利蜱很可能是一種雜食性動物。

比宿主的身份更有趣的是這種小蜱蟲本身的性質。納塔利蜱的舊博物館標本太舊了,無法提取DNA,但是從新鮮的蜱蟲中分離DNA卻沒有問題。基於這種DNA,曼斯和他的同事們發現納塔利蜱位於蜱蟲科族譜的基部。這意味著硬蜱和軟蜱比所有三個科共同擁有更近的祖先。這樣的位置非常適合推斷祖先蜱蟲必須具有哪些特性。例如,由於所有三個科的蜱蟲都以血液為食,因此祖先蜱蟲可能也是如此。

由於納塔利蜱僅在南非出現,曼斯認為蜱蟲的起源也位於該地區,大約在2.7億年前。那時,非洲仍然是岡瓦納古陸的一部分,岡瓦納古陸包括南極洲、南美洲和澳大利亞。正如曼斯在他的論文中寫道,那是一個動盪的時代。許多古老的譜系,例如那些將導致現代蜥蜴、哺乳動物和鳥類的譜系,都是在這個時期建立的。脊椎動物的進化正處於鼎盛時期。然後災難降臨了。大約在2.5億年前,地球上大多數物種滅絕。以前從未有過,此後也從未有過如此多的物種滅絕。

這場劇變一定影響了這些古老的蜱蟲。畢竟,它們的許多宿主都滅絕了。軟蜱和硬蜱最終遍佈世界各地,並演化成許多不同的物種,也許是隨著脊椎動物生命從“大滅絕”中恢復過來。然而,納塔利蜱的祖先卻在非洲苟延殘喘,沒有繁衍出一個龐大的家族。也許這個祖先在二疊紀滅絕後很難轉換宿主,但這只是推測。曼斯說,“目前還沒有人認真考慮過為什麼不同蜱蟲譜系之間的物種豐富度會存在差異。” 考慮到找到納塔利蜱的難度,這個譜系是真的不幸,還是更多的家族成員隱藏在非洲某處的岩石下,還有待觀察。


圖片

蜱蟲解剖圖來自ticktexas.com

其他圖片來自參考文獻。


參考文獻

Mans BJ, de Klerk D, Pienaar R, & Latif AA (2011). 納塔利蜱:活化石和祖先蜱蟲譜系最近的親屬:對蜱蟲吸血進化的啟示。《公共科學圖書館·綜合》,6 (8) PMID: 21858204

My name is Lucas Brouwers. Most of my writings here will concern evolution somehow, which is the one topic that fascinates most. I like exploring evolution through bioinformatics or molecular biology, though I won't eschew other fields of science if the topic is interesting. Please call out any mistakes I might make while doing so! Science is amazing and I love writing about science. I currently write for a daily Dutch newspaper, where I hope I can convince others of the awesomeness of science and evolution.

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