摘要: 2019年4月13日，蘇州動(dòng)物園唯一一只雌性斑鱉因人工授精發(fā)生意外，經(jīng)過近24小時(shí)搶救無效后死亡。目前，全球斑鱉僅剩三只，除了蘇州動(dòng)物園的一只雄性斑鱉外，其他兩只在越南。 斑鱉是世界上最大的淡水鱉，是全世界三百多種龜鱉里數(shù)量最少、也是最瀕危的龜鱉。因此，斑鱉又...
2019年4月13日，蘇州動(dòng)物園唯一一只雌性斑鱉因人工授精發(fā)生意外，經(jīng)過近24小時(shí)搶救無效后死亡。目前，全球斑鱉僅剩三只，除了蘇州動(dòng)物園的一只雄性斑鱉外，其他兩只在越南。
斑鱉是世界上最大的淡水鱉，是全世界三百多種龜鱉里數(shù)量最少、也是最瀕危的龜鱉。因此，斑鱉又被稱為 “水中大熊貓”，被世界自然保護(hù)聯(lián)盟列入瀕危物種紅色名錄并被評(píng)定為“極度瀕?！?。這次全球唯一一只雌性斑鱉在蘇州死亡又讓這一物種直面滅絕的危險(xiǎn)。那么，你了解這一珍貴的物種么？
不容易！去年在越南發(fā)現(xiàn)一只斑鱉
2018年4月12日，全球最權(quán)威的龜鱉保育組織TSA（國際龜鱉生存聯(lián)盟，Turtle Survival Alliance?）在官網(wǎng)上宣布了這一消息。美國華盛頓州立大學(xué)助理教授Caren Goldberg通過檢測環(huán)境DNA（eDNA），確證了該斑鱉的存在。
2017年5月，研究人員在越南Xuan Khanh Lake拍到的斑鱉（圖片來源：http://www.turtlesurvival.org）
斑鱉有多么瀕危？
“發(fā)現(xiàn)一只斑鱉有什么好激動(dòng)的”？問出這個(gè)問題的人，一定不了解它的瀕危程度。
斑鱉，這種渾身布滿黃斑的橢圓形大鱉，背盤就能達(dá)到1米以上，體重能超過100公斤，是全世界三百多種龜鱉里數(shù)量最少、也是最瀕危的龜鱉，沒有之一。
加上2018年在越南確定的一只，目前，全世界已知有3只活著的斑鱉：中國僅剩一只，在蘇州動(dòng)物園；越南兩只，分別在Dong Mo Lake和這次發(fā)現(xiàn)地Xuan Khanh Lake（根據(jù)越南文中文對(duì)照表分別譯為同莫湖和春慶湖，國內(nèi)媒體音譯為東莫湖和宣漢湖）。
從常見變成極危動(dòng)物，只用了半個(gè)世紀(jì)
1873年，英國分類學(xué)家John Edward Gray研究了從上海附近采集的大鱉標(biāo)本。因?yàn)檫@只標(biāo)本是由Robert Swinhoe寄回到英國博物館的，Gray就采用林奈發(fā)明物種命名的雙名法將這個(gè)物種命名為Oscaria（屬名） swinhoei（種本名）。當(dāng)時(shí)，Gray認(rèn)為這是他見過的最漂亮的鱉。
然而在接下來的一百多年里，限于當(dāng)時(shí)研究條件的簡陋和樣本量的稀少，加之斑鱉幼體和中華鱉非常相似，成體和黿又非常相似，斑鱉一直被誤認(rèn)為是黿（Pelochelys cantorii）或者中華鱉(Pelodiscus sinensis）。
黿Pelochelys cantorii（圖片源自維基百科）
中華鱉Pelodiscus sinensis（圖片源自維基百科）
這一期間，太湖流域的斑鱉還被命名為斑黿(Yuen maculatus)或者太湖黿（Pelochelys taihuensis）。直到1988年，Meylan和Webb重新恢復(fù)了斑鱉的有效性，并將斑鱉移入Rafetus屬，拉丁名變更為Rafetus swinhoei。期間趙肯堂老先生為斑鱉正名四處奔走。國內(nèi)學(xué)界直至1994年才由趙爾宓首次承認(rèn)Rafetus swinhoei的有效性，并建議中文名稱為“斑鱉”。
實(shí)際上在很早以前，中國人就認(rèn)識(shí)了斑鱉，最為著名的傳說就是“黿鼉?yōu)榱骸?/b>。傳說周穆王三十七年時(shí)興兵東進(jìn)，到了九江，令江中的黿鼉排列起來成為橋梁，于是渡江伐越。直到2005年，人們從趙肯堂的書中才恍然發(fā)現(xiàn)“古籍和資料中所指的黿，今天看來應(yīng)該都是斑鱉”。
斑鱉（Timothy McCormack拍攝，圖片來源：http://www.turtlesurvival.org）
遺憾的是，在科學(xué)家絞盡腦汁考證和確認(rèn)斑鱉的過程中，人們從沒有放慢破壞斑鱉生境和捕捉斑鱉的腳步。
上個(gè)世紀(jì)前半葉，人們還能在太湖和紅河捕捉不少斑鱉，有些個(gè)體被送到各個(gè)動(dòng)物園或放生到寺廟中。上世紀(jì)90年代，上海自然博物館在集市上先后購得幾只背面布滿黃斑的活鱉。1998年紅河還有捕獲野生斑鱉的報(bào)道。
但之后20多年來，國內(nèi)再也沒有野生斑鱉的消息。
由于環(huán)境的限制，動(dòng)物園或者寺廟的斑鱉陸續(xù)死亡。最終國內(nèi)只剩下長沙動(dòng)物園和蘇州動(dòng)物園分別有一雌一雄。國外這時(shí)候也只有越南還劍湖還有一只。
為了拯救斑鱉，2007年，長沙動(dòng)物園和蘇州動(dòng)物園終于達(dá)成協(xié)議，讓兩只中國最后的斑鱉聯(lián)姻。2008年5月5日聯(lián)姻正式啟動(dòng)。
這一年，越南也傳來好消息，同莫湖發(fā)現(xiàn)一只斑鱉。
但遺憾的是，中國的兩只斑鱉10年來經(jīng)歷多次自然交配和人工授精均未成功。2016年，越南還劍湖的斑鱉突然死亡。
而更讓人惋惜的是，就在前幾天蘇州動(dòng)物園唯一一只雌性斑鱉因人工授精發(fā)生意外，經(jīng)過近24小時(shí)搶救無效后死亡。
斑鱉離滅亡越來越近。
同時(shí)，科學(xué)家和保護(hù)人士也加快了腳步。一方面大家對(duì)中國的這對(duì)斑鱉仍然抱有希望，另一方面，也加大了紅河流域的調(diào)查力度。在云南紅河馬堵山水庫和越南的河內(nèi)西部的春慶湖，陸續(xù)有些疑似斑鱉的線索，但沒有確切的證據(jù)，專家們還不敢確認(rèn)。
功夫不負(fù)有心人，2018年4月12日，越南傳來了重大消息——確認(rèn)春慶湖存在斑鱉！這一消息振奮了所有關(guān)心斑鱉、保護(hù)斑鱉的人！而這次的大新聞，也使一門新的技術(shù)——環(huán)境DNA（environmental DNA, eDNA）技術(shù)進(jìn)入了公眾的視野。eDNA仿佛一件神器，在茫茫的湖水中就這么確認(rèn)了斑鱉存在的證據(jù)。
什么是eDNA？
那么，什么是eDNA，它為什么能在動(dòng)物保育的領(lǐng)域中發(fā)揮這么重大的作用？
事實(shí)上，eDNA成為生態(tài)學(xué)家和保育工作者手中的工具，時(shí)間并不長。在過去的十多年里，DNA測序技術(shù)爆發(fā)式成長，DNA測序平臺(tái)的能力增長了至少4個(gè)數(shù)量級(jí)，而價(jià)格越來越親民，使得隨時(shí)隨地的測序已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)。
因此，eDNA的發(fā)展是一個(gè)水到渠成的結(jié)果。
eDNA的原始定義其實(shí)很簡單：eDNA是指在環(huán)境樣品中所有被發(fā)現(xiàn)的不同生物的基因組DNA的混合。
這里的環(huán)境樣品是一個(gè)非常寬松的概念，可以包括土壤、沉積物、排泄物、空氣、水體，甚至生物個(gè)體本身（如馬氏網(wǎng)捕獲的昆蟲）。動(dòng)物在某個(gè)環(huán)境中生活，身上的各種痕跡會(huì)攜帶者自身DNA掉落到四周。作為一項(xiàng)技術(shù)，分析eDNA的目的就是獲取這些環(huán)境樣品中DNA所屬物種的分類學(xué)信息和基因功能信息。再講通俗一點(diǎn)，科學(xué)家提取環(huán)境樣品中的eDNA，就是為了分析這些DNA分別是屬于哪些物種，從而證實(shí)在相應(yīng)環(huán)境中存在哪些物種。eDNA的目的，與傳統(tǒng)的動(dòng)植物分類調(diào)查其實(shí)是一致的。
野外eDNA提取代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生物多樣性調(diào)查（圖片來源：https://www.google.com.hk/）
eDNA有哪幾種類型？
eDNA可以簡單地依據(jù)其使用的目的分為兩類。
第一類eDNA類似于對(duì)環(huán)境的生物多樣性調(diào)查，方法是檢測環(huán)境樣品中盡可能多的DNA序列，與數(shù)據(jù)庫比對(duì)分析它們所屬的物種分類信息，最終鑒定在這個(gè)環(huán)境中生活的所有物種，這個(gè)方法又被稱為DNA宏條形碼（DNA metabarcoding）。在樣品處理上，DNA宏條形碼使用普通的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）或直接霰彈槍法（shotgun strategy）測序，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方法都比較成熟，能夠方便獲得多個(gè)DNA序列。
另一類eDNA技術(shù)類似于特定生物調(diào)查，目標(biāo)是尋找在環(huán)境樣本中是否有單一物種的DNA存在，通常用于研究和追蹤珍稀物種在自然界的分布。它與第一類DNA宏條形碼的區(qū)別在于它并不在意環(huán)境中屬于其它物種的DNA，因此在樣品處理上通常使用更精確的定量PCR（qPCR）技術(shù)，目標(biāo)是找到極其少量的目標(biāo)物種的DNA。
eDNA的工作流程（圖片來源：參考文獻(xiàn)5）
eDNA的發(fā)展歷史
eDNA的發(fā)展最早可以到追溯到1987年，在一篇研究沉降物DNA提取技術(shù)的文獻(xiàn)里最早提出了eDNA這個(gè)概念。
到1990年，出現(xiàn)了第一項(xiàng)使用這個(gè)技術(shù)的工作，研究人員使用eDNA分析了海水樣品中的微生物DNA。不過在這之后eDNA都一直只局限在微生物的鑒定之上，直到2003年eDNA第一次被用于檢測環(huán)境樣品中的大生物（macroorganism，與微生物相對(duì)，指肉眼看得到的生物）的DNA并獲得成功。之后高通量測序技術(shù)的發(fā)展助推了eDNA的發(fā)展，2008年eDNA第一次用于檢測淡水樣品中的物種，2010年第一次在糞便樣品中檢測動(dòng)物的食物分類……
直到今天，eDNA成為了生態(tài)學(xué)家和保育工作者手中的重要工具，從歷年發(fā)表的eDNA文獻(xiàn)數(shù)量中，我們也可以看出這個(gè)爆發(fā)的趨勢(shì)。
eDNA的發(fā)展歷史（圖片來源：參考文獻(xiàn)5）
eDNA這么神奇，是萬能的嗎？并不
eDNA面臨的最大挑戰(zhàn)就是環(huán)境樣品的復(fù)雜性，不僅包含各種生物的DNA分子，還包括一些已降解或被破壞的胞外DNA，以及各式各樣奇怪的物質(zhì)，因此并沒有一種標(biāo)準(zhǔn)化的方法可以進(jìn)行統(tǒng)一的樣本處理。
實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒艽蟪潭壬先Q于樣品本身，換一個(gè)委婉的說法，就是運(yùn)氣。
大多數(shù)的DNA宏條形碼應(yīng)用都需要使用PCR來擴(kuò)增目標(biāo)DNA的產(chǎn)量，這又為eDNA引入了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)就是來自引物。最佳的引物需要有兩端極度保守的側(cè)翼序列以及中間一段多樣性的片段，保守序列用于引導(dǎo)PCR，而多樣性片段則用于確定物種的信息。然而通常情況下，要尋找一段符合要求的對(duì)所有目標(biāo)物種都管用的引物非常困難，稍微一點(diǎn)偏差可能就會(huì)造成結(jié)果的偏移。當(dāng)然了，霰彈槍法可以略過這一環(huán)節(jié)，不過樣本的不穩(wěn)定性也有可能使得霰彈全部落空。
而對(duì)于只搜尋一個(gè)物種的eDNA，qPCR技術(shù)能夠在痕量的DNA中找到想要的那一個(gè)。不過qPCR也有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是對(duì)于雜質(zhì)的干擾更敏感。因此，要驗(yàn)證一個(gè)物種是否真的存在，一定要在同一個(gè)環(huán)境的不同時(shí)空樣本中都檢測到信號(hào)，才能給我們一個(gè)稍微肯定的結(jié)果！
用于識(shí)別物種的DNA宏條形碼結(jié)構(gòu)（圖片來源：參考文獻(xiàn)5）
而來自越南春慶湖的樣品，eDNA檢測給出了清晰的正向結(jié)果，表明春慶湖確實(shí)存在斑鱉！
國內(nèi)的科學(xué)家們希望，利用環(huán)境DNA技術(shù)，能在云南紅河流域盡快找到更多的野生斑鱉，讓它們加入斑鱉的保育計(jì)劃，盡快地繁殖出后代。
斑鱉已經(jīng)錯(cuò)過了1988年頒布的《國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》。而這三十年里，這份名錄幾乎沒有變動(dòng)。直至今日，斑鱉還沒有受到法律的保護(hù)，作為科研人員，我們熱切希望《國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄》盡快更新，同時(shí)，也希望云南紅河不要再建大壩，不要再硬化河道，保護(hù)斑鱉的原生環(huán)境。
斑鱉保育，必須和時(shí)間賽跑！
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