T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·蒙西·南特就在纽约这里研究生物多样性和进化。他的研究对象老鼠和老鼠在这里非常丰富。
南孟氏认为这座城市是一次伟大的进化实验。当他看纽约市的地图时,他看到该市的公园和绿地就像野生动物的岛屿。岛屿内部的移动是自由的,但岛屿之间的移动是受限制的。
例如,白足鼠在城市公园繁衍生息,而不是在混凝土和沥青路面上。Munshi-South可以根据老鼠的遗传密码,分辨出老鼠来自哪个公园,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。布朗克斯的Van Cortlandt公园和其他公园有更多的树木和灌木,那里的老鼠活动更自由一些。
如果我们真的想了解生态和进化,有必要了解城市在做什么。
这座城市几百年的历史——在这段时间里,公园被建造起来,然后彼此隔离开来——就这样刻在了老鼠的DNA里。在不断变化的城市环境中研究啮齿动物的进化,使他能够在科学生涯的跨度内实时观察到进化。
与……交谈鹦鹉螺Munshi-South告诉我们更多关于纽约市标志性啮齿类动物的信息。
你把纽约市野生动物的进化称为一个伟大的进化实验。为什么?
我们为自己创造了这些环境来满足我们的需求,但我们也有其他物种,我们带来这里或已经在这个地区,并来到这个城市居住。我们给这些生物带来了新的压力,它们必须找到适应的方法,否则就会被从城市中消灭。这是一件发生得非常迅速的事情——我们的城市在过去几百年里发展得非常快,尤其是在北美。
我不认为中央公园的白足鼠真的经常走出公园。
这几乎是实时的进化。它为我们提供了一种强大的后院研究系统,在科学生涯的跨度内观察进化的基本力量。我认为城市化和城市特别有趣,因为有这么多的城市,我们看到相同的过程几乎在复制。你几乎可以在全球范围内进行重复实验。
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过程的主要力量或驱动因素之一,至少在区域范围内是这样。如果我们真的想了解生态和进化,就有必要了解城市在做什么。因为很多人生活在城市,从教育和社会的角度来看,它也很有用。这是人们经历的自然,他们想要了解更多。
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动,基本上是每一代有多少人在移动和传播他们的基因。我们建立了我们认为白脚老鼠和其他物种如何在城市中移动的模型,并根据基因数据对这些模型进行测试,看看哪些模型最能预测移动。
我们发现白足鼠的运动跟踪植被和冠层。如果你想要影响动物的运动,这有很多含义;如果你不想让动物传播疾病,或者你想让城市人口繁荣。你可以通过改变城市绿地的构成来实现这一点。
例如,中央公园的老鼠是否与更远北方公园的老鼠隔离?
是的,我不认为中央公园的白脚老鼠真的经常离开那个公园。在城市的其他一些地区,他们确实四处走动。他们似乎能够更好地进出布朗克斯区的大公园。还有皇后区东部的一些公园。这些是城市中更绿色、更不发达的公园。
纽约市的历史是否铭刻在老鼠的基因里?
部分,是的。我们可以想象,在欧洲人出现之前,老鼠到处都是,到处移动。当欧洲人开发了纽约市和曼哈顿南部,然后是其他地方的农业区时,这些老鼠可能大部分仍然在农业区活动。但是当你看到150年前曼哈顿的高度城市化,以及120年前其他行政区的高度城市化,在几十年的时间里,这些公园被开发出来,变得非常孤立。
我们可以利用遗传学来确定种群何时被隔离。这些数据是粗略的,因为我们需要做一些假设,但它们确实与纽约市的城市化历史相吻合。所以历史被写进了这些动物的基因里。
老鼠会像老鼠一样沿着绿色的走廊走吗?
这就是我们现在正在研究的。我们的一个假设是,老鼠喜欢在绿色空间里挖洞,这将有助于它们的基因结构和它们的移动方式。我们也认为下水道很重要。另一个假设与纽约市的社会经济状况有关。在那些低收入人群集中的地方,以及那些没有得到很好照顾的老房子,我们认为这将影响到老鼠在哪里,它们在哪里活动,以及老鼠源的数量。
捕鼠的过程是怎样的?
它很简单。你肯定在纽约到处都见过写着"毒药"的黑色诱饵盒。请勿触摸”?每个陷阱都是一个黑色的塑料盒子,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的亲缘关系非常密切。
有时我们把整只老鼠都养着。有时我们只是为了遗传学而剪掉一些尾巴。当我们采集整只老鼠时,我们通常收集其他材料来检测疾病,或者我们保存头骨来研究老鼠的形态变化。我们正在耶鲁大学皮博迪自然历史博物馆(Peabody Museum of Natural History)建立一个老鼠头骨和白脚老鼠的参考收藏,以了解随着时间的推移以及城市之间的变化。
我们最初的策略是试图从每个邮政编码中找到老鼠,作为划分城市的一种启发式方法。曼哈顿有40多个邮政编码。它们都很小,如果你能从它们身上抓到老鼠,那么你几乎覆盖了整个曼哈顿。
老鼠是否适应成为更好的城市居民?
这也是一项正在进行的研究。我们已经对纽约市老鼠的大约40个全基因组进行了测序,整个序列大约是27亿个碱基对的DNA。我们一直在寻找这些基因组中的选择特征,发现了不少,我们仍在整理这些结果。
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感受器。它们的数量是人类的三倍,而且它们非常依赖嗅觉。在纽约,它们很可能正在适应一种不同的气味景观。
老鼠最早可能在18世纪50年代就出现在纽约。在过去的几百年里,他们已经适应了一个不断发展的城市,现在他们生活在与过去不同的地方。他们使用下水道和地铁。它们能得到各种各样的食物,所以有很多原因可以解释为什么它们能从气味感受器的变化中受益,使它们能更好地利用这种新环境。
目前最大的未知问题是,每次老鼠到达一个新地方时,这种情况是否会发生在它们身上,以及这种情况在多大程度上是纽约独有的。
关于城市老鼠的来源,你最近的研究告诉了我们什么?
我们想知道纽约市的老鼠从哪里来,什么时候来的。我开始联系世界各地的同事,并要求他们从各自的地点获取老鼠样本。我们采集了这些样本,并从每个样本的大约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关联的,以了解它们如何移动的模式。亚洲似乎有一种多样性的中心,这是它们进化的地方,然后最初向东南亚扩张,然后缓慢地跨越欧亚大陆进入欧洲。在殖民时期,老鼠真的从西欧的其他地方逃走了。那是他们到达纽约市的时候。纽约市的老鼠与英国和东海岸其他城市的老鼠有着非常相似的基因,比如巴尔的摩,甚至巴西。
世界上有一大群老鼠,它们的亲缘关系非常密切,因为它们很快就从几个来源种群中传播开来。那么,亚洲的人口就更加多样化了。有一个地方非常有趣,我们仍在努力了解这一点,那就是阿拉斯加和北美西部。情况似乎是这样的,有老鼠从东向西穿越北美。你可以看到它们在西海岸与远古的老鼠混居在一起,这些老鼠被转移到阿拉斯加,可能是被俄罗斯的毛皮捕猎者和后来来自亚洲的殖民者所转移。
凯瑟琳·沃尔特是鹦鹉螺。