俄罗斯远东豹的基因多样性比猎豹还低?怎么整?

今年的一项研究显示,俄罗斯的远东豹 Panthera pardus orientalis 的基因多样性已经很差了。

这项研究在俄罗斯的豹地(Land of the Leopard)国家公园,国家公园缓冲区和克德洛瓦雅-帕德生物圈保护区(Kedrovaya Pad’ Biosphere Reserve)进行,根据89坨野生远东豹的粪便,进行基因检测,结果表明它们的基因缺乏多样性。这个结论可以说没有一点点意外。

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Pittsburgh动物园的远东豹 ©Colin Hines / wikimedia

远东豹也叫东北豹,是豹的一个亚种。毛发很厚,金钱斑点比较稀疏,边缘的黑圈比较粗,是它的特征。

远东豹的分布曾遍及俄罗斯东南部、朝鲜半岛和中国东北部,20世纪,因为盗猎者偷猎豹子以获得豹皮和器官(作为传统药材)、过度砍伐、猎物减少、栖息地丧失等原因,远东豹的分布范围急剧缩小。在超过30年的时间里,远东豹种群保持在不超过40只的数量,是最濒危的猫科动物亚种之一。

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豹地国家公园 ©Ванифатов Павел / wikimedia

2012年俄罗斯成立豹地国家公园,远东豹得以恢复,如今豹地国家公园的远东豹增加到约100只。现在野生远东豹大部分生存于俄罗斯境内,以及中国、俄罗斯、朝鲜三国的边境地带。

11月4日,俄罗斯自然资源和生态部部长表示,今年俄罗斯和中国可能签署建立跨境保护区的协议,保护远东豹和东北虎。

对于远东豹来说,外部形势正在好转,但内因可能会把它们再次逼上绝境。

极少个体基因库告急

远东豹的数量极少,这意味着基因多样性小,缺乏适应新环境和疾病的突变。同时小种群容易发生近亲交配,以及有害突变的积累。不健康的基因库,繁殖的后代会越来越少,使种群数量更少,形成恶性循环。这种现象称为灭绝旋涡。所以物种保护不能只看繁育数量,还要注意基因的丰富性。

所有生物的繁殖都是指数级增长的,所以在合适的条件下,物种数量的恢复可以相当迅速。

朱鹮的保护是最成功的物种保护案例之一,从1981年陕西洋县仅存的七只,繁殖到如今的几千只。(又是)毫不意外地,朱鹮的基因多样性受到了非常大的打击。源自祖先的遗传变异,已经减少了接近一半,影响到免疫力、神经、生殖这些关键方面的基因,多样性都下降了。这是一个物种从灭绝边缘逃生回来,不可避免的损失。

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现存的朱鹮全部来自1981年的七只幸存者,这表示它们的抗传染病能力可能有明显的下降。©Brendan Ryan / Flickr

基因库不健康必然会导致物种不健康。远东豹此时的情况,其实跟另一个猫科动物的亚种很像——佛罗里达美洲狮Puma concolor coryi,上世纪90年代,佛罗里达美洲狮的数量一度跌落到只有二三十只,除了人类对栖息地的开发和猎杀,基因缺陷也对它们的生存产生了严重威胁。

1990~1992年的研究显示,多于80%的佛罗里达美洲狮雄性至少有一边隐睾,而且它们的精子质量很差,雄性激素不足。佛罗里达美洲狮的先天性房间隔缺损(atrial septal defect,一种心脏病)的发病率也很高,而且很容易患传染病。当时人们推测,佛罗里达美洲狮在20年内,有95%的可能性灭绝。

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佛罗里达美洲狮 ©Riverbanks Outdoor Store / wikimedia

今天远东豹的基因多样性要低于猎豹(猎豹的基因多样性也是很小的,因为它们的种群在约1万年前经历了一次大灭绝,今天的猎豹都是幸存下来的少数个体的后代),跟佛罗里达美洲狮相仿。它们还没有显示出佛罗里达美洲狮这样明显的遗传病,但我们对它们的调查还很少,不知道是否潜伏着危机。

引入外来基因绝处逢生

换个方向,看看人类饲养的远东豹。从1961年起,动物园就一直在繁育远东豹,从九只豹繁衍出来的种群,数量已经达到170多只。不过,它们已经不是纯粹的远东豹了,基因检验显示它们混进了另一个亚种——华北豹P. p. japonensis的基因。人工繁育只讲个体数量而不关注基因质量,就会产生这样的结果。

不同亚种甚至物种杂交,搅乱独特的基因库。这不仅是动物园面临的问题,也是放生动物到野外时,必须考虑的问题。

一个例子是世界上最大的两栖动物大鲵。大鲵是国家二级保护动物,被IUCN评为极危级。近年来人们一直在放流人工繁殖的大鲵,希望能借此增加野生种群。2002~2019年,中国中南部16个省放流的大鲵超过了28万尾。

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放流大鲵的成活效果,一直没有经过研究,而且可能把病毒带给野生的两栖动物 ©Nature.Catcher / Flickr

不幸的是,2018年发表的研究表明,大鲵的种群可以分成五到七个支系,可能包含五个不同的种。所以我们放生的娃娃鱼,很可能是“错误的”物种,就像把狮子引入马来西亚,或者将大独角犀放到内罗毕。这些新来的大鲵如果与本地大鲵杂交,会把基因库搅得一塌糊涂。

然而,在一个种群数量极小,基因单一化极度严重的情况下,打破亚种的“纯洁性”,也许是它们绝处逢生的最后希望。

1995年,美国在佛罗里达美洲狮的生活区域里,引入8只雌性德克萨斯美洲狮P. c. stanleyana,添加新的基因多样性。这一举措取得了可喜的成绩,美洲狮后代的遗传病明显减少,更加健康活泼,被研究人员追赶时也逃得更快了。2017年的计算显示,佛罗里达美洲狮的数量达到230只,从98%的灭绝概率中成功复活。

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Colchester动物园的远东豹 ©William Warby / Flickr

2002年发表在《遗传杂志》(Journal of Heredity)上的一篇关于远东豹基因的文章,提出了一个不太大胆的想法,也许拯救德克萨斯美洲狮的经验可以复制?那些已经“不纯”的圈养远东豹,也可以补充野生种群的基因库。在历史上远东豹和华北豹的生存区域有过重叠,所以杂交可能在自然领域里发生过,跨亚种的基因交流也不是那么“不自然”。

山重水复疑无路,柳暗花明又一村,希望出现在哪里,或者将来还有没有希望,我们还很难知道。

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Colchester动物园的远东豹 © Keven Law / Flickr

参考文献

[1] Cho, Sujoo, et al. "Efficient and cost-effective non-invasive population monitoring as a method to assess the genetic diversity of the last remaining population of Amur leopard (Panthera pardus orientalis) in the Russia Far East." PloS one 17.7 (2022): e0270217.

[2] Johnson, Warren E., et al. "Genetic restoration of the Florida panther." Science 329.5999 (2010): 1641-1645.

[3] Uphyrkina, Olga, et al. "Conservation genetics of the Far Eastern leopard (Panthera pardus orientalis)." Journal of heredity 93.5 (2002): 303-311.

[4] 蒋万胜, et al. "中国大鲵种质资源保护与利用研究进展." 水产学报2022, 46(4) : 683-705

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