这个故事最初发表于耶鲁环境360的一部分,在这里出现气候的桌子协作。

“我花了15年时间搬家来自围栏保护区和国家公园的猫,”凯瑟琳·莫斯比说。“然后,突然之间,我又把它们放回去了。这样做感觉很奇怪。”

那是一个炎热、极度蔚蓝的日子,在澳大利亚内陆,距离悉尼北部约350英里阿德莱德。我跟在摩西比后面,看着她检查动作感应相机的电池,这些相机是她和丈夫在1997年发起的生态系统恢复项目“干旱恢复”(Arid Recovery)上安装的。该项目占地超过47平方英里的红土和灌木丛。它完全被一个六英尺高的栅栏包围,这是为了防止野猫和狐狸进入。

在主围栏内是一系列较小的围栏围场。几年前,莫斯比决定开始把猫加入其中。她的理由很简单,但从其本身的角度来说,却是激进的。内陆的生态系统已经发生了根本性的变化,如果本土动物想要生存,它们也必须改变。也许他们可以被训练避开猫,猫是由英国殖民者引入这个国家的,现在几乎可以在任何地方找到澳大利亚,包括大多数岛屿。

“很多焦点都集中在试图想出更好的杀死猫的方法上,”拥有重新引入生物学博士学位的摩西比说。“我们开始从猎物的角度来看待它,比如,如果我们让猎物变得更好呢?这有帮助吗?因为最终共存是我们想要达到的目标。我们不可能把整个澳大利亚的每只猫都赶走。”据估计,这个国家有多达600万只野猫,它们每年杀死大约8亿只本地动物。(狐狸,也是由英国人引进的,分布非常广泛;不过,它们比较容易控制,因为它们更容易吃毒饵。)

在干旱恢复研究机构,一只野猫嘴里有一个洞。
在干旱恢复研究机构,一只野猫嘴里有一个洞。凯瑟琳·莫斯比提供

在过去的几年里,Moseby和她在Arid Recovery的同事们对两种濒临灭绝的有袋类动物进行了实验:大兔耳袋狸,看起来像一只长鼻子的小兔子,以及穴洞袋狸,也被称为boodie,它有一个像松鼠一样的脸,细长的后腿和一条长长的尾巴。他们在一些围场中添加了少量的猫,然后煞费苦心地记录了结果。这个想法是对有袋动物施加足够的压力,以产生行为上的甚至更好的进化上的变化,但又不是太大的压力,以至于所有的动物最终都死了。

“有很多证据表明进化可以在很短的时间内发生,特别是当有强烈的选择时,”Moseby观察到。

当然,猫和狐狸已经对澳大利亚本土物种施加了强大的选择压力,以至于许多物种已经不复存在。在哺乳动物中,该国的灭绝率是世界上最高的。小兔耳袋狸——大兔耳袋狸的近亲——在20世纪中期的某个时候消失了。新月尾小袋鼠、沙漠土袋鼠和麦凯湖野兔小袋鼠几乎同时消失。据信,所有这些都是被引进的掠食者杀死的。大兔耳袋狸,就其本身而言,曾经在澳大利亚大部分地区都很丰富;今天的人口总数估计不到1万。它们之间的洞穴是这个国家最常见的动物之一;现在仅限于岛屿和干旱恢复等保护区。

猫和狐狸如此致命的原因之一是它们受到了外来猎物的怂恿。1859年,欧洲的兔子被进口到澳大利亚;它们繁殖和传播得如此之快,以至于在几十年内,它们的数量达到了数亿。兔子不仅与当地的哺乳动物竞争,而且还使猫和狐狸的数量同样激增。这些捕食者可以把本土哺乳动物猎杀到灭绝,但仍然活得很好。

“通常情况下,如果你有一个捕食者和猎物的关系,猎物不会灭绝,因为它们相互依赖,”莫斯比观察到。事实上,“猫和狐狸的数量急剧增加。”像兔耳袋狸和沙漠土狼这样的生物“没有机会进化,因为一切都发生得太快了。”

激励Moseby工作的希望是,给一个机会,也就是说更多的时间,物种可能能够适应引入的捕食者。迄今为止的研究结果令人鼓舞,但也难以解释。

在一项实验中,Moseby和她的同事们把五只猫和几百只大兔耳袋狸放在一个围起来的围场里,让它们在那里呆了两年。然后,他们捕获了一些幸存的兔耳袋狸,以及一些来自“无捕食者”围场的兔耳袋狸,并在它们的尾巴上安装了无线电发射器。两组被贴上无线电标签的兔耳袋狸被转移到另一个有更多猫的围场。40天后,只有四分之一的“naïve”兔耳袋狸还活着。相比之下,三分之二的“暴露在捕食者面前”的兔耳袋狸成功地避免了捕食。这表明与猫接触过的兔耳袋狸有更好的生存技能。但是,这些技能是后天习得的,还是与选择具有更多猫智基因的兔耳袋狸有关,这一点至今仍不清楚。

干旱恢复项目覆盖了47平方英里的澳大利亚内陆地区,周围有一个6英尺高的围栏,旨在防止野猫和狐狸进入。
干旱恢复项目覆盖了47平方英里的澳大利亚内陆地区,周围有一个6英尺高的围栏,旨在防止野猫和狐狸进入。干旱恢复

与此同时,与猫接触18个月的猫表现出行为上的变化,表明它们变得更加警惕捕食者;例如,他们会更慢地接近那些留给他们的食物。然而,再一次,很难知道这些变化表明了什么。

“机制是有的,但问题是:它能多快发生?”Moseby说。“人们对我说,‘哦,这可能要花上一百年。’我说,‘是的,这可能需要一百年。你还在做什么?’我可能没能活着看到它,但这并不意味着它不值得去做。”

加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)生态学和进化生物学教授丹尼尔·布卢姆斯坦(Daniel Blumstein)告诉我,“在我看来,摩西比是在世的最具创新精神的保护科学家。”布卢姆斯坦曾与她合作过几篇研究论文。“她太有创造力了。”


摩西是其中之一越来越多的保护项目的出发点是保护物种不受变化的影响已经不够了。人类将不得不进行干预帮助物种的变化。

在干旱恢复东北1000多英里处,在汤斯维尔市附近的澳大利亚海洋科学研究所的国家海洋模拟器上,研究人员正在努力生产能够在更温暖的温度下生存的珊瑚。这项工作包括将海水较冷的大堡礁中部的珊瑚与水温较热的大堡礁北部的珊瑚进行交叉。然后,这些杂交的后代在海洋模拟器的实验室中接受热应激。希望它们中的一些能比它们的父母更能承受更高的温度。作为这项工作的一部分,研究人员还对几代珊瑚共生体进行了高温胁迫,试图选择更耐寒的品种。(共生体——属中的微小藻类Symbiodinium-为珊瑚提供建造珊瑚礁所需的大部分食物。)这种方法被称为“辅助进化”。

一名研究人员在澳大利亚海洋科学研究所的国家海洋模拟器上检查产卵的珊瑚。
一名研究人员在澳大利亚海洋科学研究所的国家海洋模拟器上检查产卵的珊瑚。目标/玛丽罗马

当我参观这个被称为“SeaSim”的地方时,正是珊瑚产卵的季节,一位名叫凯特·奎格利(Kate Quigley)的博士后负责这些十字架。“我们真的是在寻找精英中的精英,”她告诉我。

与兔耳袋狸和兔耳袋狸一样,珊瑚已经面临着强大的选择压力。随着海洋变暖,那些不能吸收热量的生物正在死亡,而那些能够生存的生物则在死亡。(根据澳大利亚ARC卓越珊瑚礁研究中心最近的一份报告,在过去的30年里,大堡礁的珊瑚数量减少了一半,主要原因是气候变化。)许多科学家怀疑人类是否真的能在进化过程中“帮助”珊瑚。他们注意到,在每年的产卵期间,珊瑚自己会进行数百万次的杂交;如果这些结合的产物中有一些特别耐寒,它们就会继续产生更多的珊瑚,并自行进化。

与此同时,如果这个过程成功了,它不会保护珊瑚礁的多样性,但可能会产生相反的结果:珊瑚礁由少数适应能力异常强的物种主导。詹姆斯·库克大学的生态学家安德鲁·贝尔德说:“我的主要反对意见之一是,这样做弊大于利。”

然后是规模的问题。一些能够承受更高温度的珊瑚不会在大堡礁重新繁衍,大堡礁的大小是意大利。为了克服这一障碍,需要采取更激进的干预形式。随着基因编辑技术CRISPR的出现,这些现在也是可以想象的。例如,如果能够识别出与更好的耐热性相关的基因,那么至少在理论上,珊瑚可以通过基因编辑来携带它们。利用所谓的“基因驱动”,它们也可能被编辑,将这种特征传递给后代。(基因驱动是一种凌驾于正常遗传规则之上的基因编辑。)

已经有几个小组在研究利用基因驱动进行保护的可能性。入侵啮齿动物遗传生物控制项目(GBIRd)正在研究利用基因驱动清除偏远岛屿上的大鼠和小鼠。(该组织是一个包括北卡罗莱纳州立大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织在内的组织联盟以及新西兰生物遗产。)新西兰的科学家正在研究利用基因驱动技术消灭入侵的黄蜂,密歇根州立大学的科学家正在研究利用基因驱动技术控制五大湖入侵的七鳃鳗的可能性。在澳大利亚,有人提出基因驱动可以用来减少甚至消灭野猫。尽管所有这些基因驱动保护项目现在都处于非常早期的阶段,但在未来几年内,至少其中一些项目将被证明是可行的。

从某种角度来看,使用基因编辑来保护自然系统的想法似乎很疯狂。还有什么比在实验室里创造的生物更不自然的呢?释放基因编辑过的生物——尤其是那些配备了基因驱动的生物——的危险显然是巨大的。

纽约锡拉丘兹的科学家们培育出了转基因栗子。
纽约锡拉丘兹的科学家们培育出了转基因栗子。Krisztina。Konczos/CC by-SA 2.0

但是,在自然与人造、野生与合成之间的界限变得越来越模糊的时候,对动物进行基因编辑来保护它们——或者保护其他物种免受它们的侵害——可能会变得越来越有吸引力。纽约州立大学环境科学与林业学院的研究人员已经在锡拉丘兹在20世纪早期的几十年里,这种真菌病原体几乎杀死了北美所有的栗树。(这种经过改良的树含有一个从小麦中借来的关键基因。)这棵树已经提交给联邦政府批准,预计将在明年左右的某个时候做出决定。

至于“辅助进化”,可以说,早在这个词被发明之前,这种努力就已经在进行了。例如,美国栗树基金会(American Chestnut Foundation)几十年来一直致力于通过传统育种方法培育出抗枯萎病的栗树。这些树将是杂交的——美洲栗子与中国栗子杂交——因此,它们也将包含来自两个不同物种的基因,尽管它们是密切相关的。

正如保育顾问肯特·雷德福(Kent Redford)和剑桥大学保育与发展教授比尔·亚当斯(Bill Adams)在他们即将出版的书中所说,奇怪的性质“自然保护必须保护‘自然’的想法是可以理解的。”然而,“自然和人工之间的区别不再为思考人和非人类生命提供可靠的指导。”