吨研究老鼠的好处是你不必走很远。福特汉姆大学进化生物学家杰森·蒙希·索斯就在纽约研究生物多样性和进化。他的研究对象——老鼠和老鼠——在这里很丰富。
Munshi-South认为这座城市是一个伟大的进化实验。当他看纽约市的地图时,他把纽约市的公园和绿地视为野生动物岛屿。岛屿内部的流动是自由的,但岛屿之间的流动是受限制的。
例如,白足鼠在城市公园里繁衍生息,但在混凝土和沥青路面上却无法存活。Munshi-South可以根据其遗传密码辨别老鼠来自哪个公园,以及它是如何在城市中移动的。他发现,中央公园的老鼠相对孤立。Van Cortlandt公园和布朗克斯其他公园的老鼠活动得更自由了,那里有更多的树木和灌木。
如果我们真的想了解生态和进化,就必须了解城市在做什么。
这座城市几百年的历史——在这段时间里建造了时间公园,然后彼此隔离——以这种方式铭刻在老鼠的DNA中。在不断变化的城市环境中研究啮齿动物的进化可以让他在科学生涯的跨度内实时了解进化。
在与鹦鹉螺,Munshi-South告诉我们更多关于纽约市标志性啮齿动物的信息。
你把纽约市野生动物的进化称为一场伟大的进化实验。为什么?
我们为自己创造了这些环境,以满足我们的需求,但我们也有我们带来的所有其他物种,或是已经在该地区居住的物种。我们对这些有机体造成了全新的压力,它们必须找到适应的方法,否则就会被赶出城市。这是一件发生得非常快的事情,在过去的几百年里,我们的城市发展得非常快,尤其是在北美。
我不认为中央公园里的白脚老鼠真的经常离开那个公园。
这几乎是实时进化。它为我们提供了一个强大的后院研究系统,以研究科学生涯范围内进化的基本力量。我认为城市化和城市化特别有趣,因为有这么多城市,我们看到同样的过程几乎在复制中上演。你几乎可以在全球范围内复制一个实验。
城市只占景观的一小部分,但它们对周围地区的压力是巨大的,因此城市已经成为许多进程的主要力量或驱动因素之一,至少在区域范围内是如此。如果我们真的想了解生态和进化,就必须了解城市在做什么。因为有这么多人住在城市,从教育和社会的角度来看,这也很有用。这是人们经历的自然,他们想更多地了解它。
通过观察老鼠的基因变异,你能知道老鼠是如何在城市中移动的吗?
我们使用遗传数据来估计公园之间有多少基因流,基本上是每代有多少个体在迁移和传播他们的基因。我们建立了我们认为白足鼠和其他物种如何在城市中移动的模型,并根据基因数据测试这些模型,看看哪些模型最能预测移动。
我们发现,白足鼠的活动追踪植被和树冠覆盖。如果你想影响动物的运动,这有很多意义;如果你不想让动物传播疾病,或者你想让城市人口繁衍。你可以通过改变城市绿地的组成来实现这一点。
例如,中央公园的老鼠与北方公园的老鼠是隔离的吗?
是的,我认为中央公园里的白脚老鼠并不是经常离开那个公园。在城市的其他一些地区,他们确实会四处走动。他们似乎能够更好地进出布朗克斯的大公园。以及皇后区东部的一些公园。这些是城市中较绿色、欠发达的公园。
纽约市的历史是否铭刻在老鼠的基因中?
部分是的。我们可以想象在欧洲人之前,老鼠到处都是,到处乱跑。随着欧洲人开发纽约市和曼哈顿南部,以及其他各地的农业区,这些老鼠可能大部分仍在农业区活动。但当你在大约150年前进入曼哈顿的高度城市化阶段,而在大约120年前进入其他行政区的城市化阶段时,在几十年的时间里,这些公园得到了发展,变得相当孤立。
我们可以利用遗传学来确定种群被隔离的日期。这些日期很粗糙,因为我们必须做出一些假设,但它们确实与纽约市的城市化历史相吻合。因此,历史被写入了这些动物的基因中。
老鼠会像老鼠一样沿着绿色走廊走吗?
这实际上是我们现在正在学习的。我们的一个假设是,老鼠喜欢在绿地里挖洞,这将有助于它们的基因结构和四处活动的方式。我们还认为下水道很重要。我们的另一个假设与纽约市的社会经济景观有关。我们认为,如果低收入人群和旧住房大量集中,而这些人可能得不到很好的照顾,那么这将有助于确定老鼠在哪里,它们在哪里活动,以及哪里有来源种群。
捕鼠过程是什么样的?
这很容易。我敢肯定你在纽约市到处都见过标有“有毒,请勿触摸”的黑色诱饵盒吗?每个陷阱都是一个黑色塑料盒,有点三角形,通常里面有毒药,但我们在里面放了一个诱饵陷阱。
世界上有一大群老鼠,它们之间的关系都非常密切。
有时我们会把整只老鼠关起来。有时我们只是为了遗传学而剪掉一些尾巴。当我们采集整只大鼠时,我们通常会收集其他材料来检测疾病,或者保存头骨来研究大鼠的形态学变化。我们正在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆收集老鼠头骨和白足老鼠的参考资料,以了解随着时间的推移和城市之间的变化。
我们最初的策略是试图从每个邮政编码中找到老鼠,以此作为划分城市的启发式方法。曼哈顿有40多个邮政编码。它们都很小,如果你能从每一只老鼠身上找到老鼠,那么你已经覆盖了整个曼哈顿。
老鼠正在适应成为更好的城市居民吗?
这也是一项正在进行的研究。我们已经测序了约40个来自纽约市老鼠的全基因组,整个序列约为27亿个碱基对。我们一直在寻找这些基因组中的选择特征,并发现了不少,我们仍在对这些结果进行排序。
但到目前为止,最受欢迎的是气味受体基因。这也许并不奇怪,因为老鼠有很多气味受体。它们比人类多出三倍,而且它们非常受气味驱动。在纽约,他们很可能正在适应不同的气味景观。
老鼠最早可能是在17世纪50年代左右出现在纽约市的。在过去的几百年里,他们已经适应了一个不断发展的城市,现在他们住在不同的地方。他们使用下水道和地铁。他们得到了各种各样的食物,所以他们有很多理由可以从气味受体的变异中受益,因为气味受体的变化可以让他们更好地利用这个新环境。
现在最大的未知问题是,这是否是老鼠每次到一个新地方都会遇到的事情,以及这在多大程度上是纽约市独有的。
你最近的研究告诉我们城市老鼠来自哪里?
我们想了解纽约市老鼠从哪里来,什么时候来到这里。我开始联系世界各地的同事,要求他们从各自的地点采集老鼠样本。我们采集了这些样本,并为每个样本从大约30000个位置生成了类似基因组的数据。
我们观察了所有这些老鼠是如何相互关联的,以了解它们是如何四处移动的。亚洲似乎有一种多样性中心,这就是它们进化的地方,然后最初扩展到东南亚,然后缓慢地跨越欧亚大陆进入欧洲。殖民时期,西欧其他地方到处都是老鼠。就在那时,他们到达了纽约市。纽约市的老鼠与来自英国和东海岸其他城市(如巴尔的摩,甚至巴西)的老鼠表现出非常相似的基因。
世界上有一大群老鼠,它们之间的关系非常密切,因为它们很快就从少数几个来源种群扩散开来。那么亚洲的人口就更加多样化了。阿拉斯加和北美西部是一个非常有趣的地方,我们仍在努力了解这一点。情况似乎是这样的,有老鼠从东到西横穿北美。你可以看到它们在西海岸与远古的鼠种混居在一起,这些鼠种被迁移到阿拉斯加,很可能是由俄罗斯毛皮捕猎者和后来来自亚洲的殖民者迁移过来的。
凯瑟琳·沃尔特是鹦鹉螺。
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