孤雌大理石纹小龙虾对科学和自然的入侵

大理石纹小龙虾或Marmorkrebs,Procambarus virginalis(图1A),是唯一专性孤雌生殖的十足甲壳类动物。1995年在德国水族贸易中被发现。有近300篇论文发表,它现在是研究得最好的小龙虾物种之一。一份已出版的有注释的参考书目反映了这种小龙虾自2003年首次被描述以来如何越来越多地用于研究,以及自2003年首次记录释放以来它是如何入侵越来越多的自然水体的。官方manbetx手机版

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图1所示。大理石纹小龙虾作为表观遗传学研究的模型:基因相同但表型不同。官方manbetx手机版水族馆里一只成年雌鱼,呈现出相同的颜色。ct,头胸;p, pleon(图片来源:Chris Lukhaup)尽管基因相同,但共同饲养的同伴在行为和生长方面表现出显著的差异。d,占主导地位;sd,下属音;年代,下属。C侧头胸的排列模式在母(m)和子代(0 - 3)之间以及同窝配偶之间表现出明显的差异。

大理石纹小龙虾的最大长度约为12.5厘米,是有性繁殖的泥螯虾的后代,Procambarus fallax发生在佛罗里达州和乔治亚州南部。今天已知的所有大理石纹小龙虾在基因上都是相同的,是单克隆的,这表明它们起源于一个个体。官方manbetx手机版研究表明,大理石纹小龙虾是在最近的进化时期(约30年前)通过自三倍体化出现的,可能是在人工饲养中。原始野生种群是未知的。每个人携带三组染色体,每个细胞总共有276条染色体,这是非常高的。大理石纹小龙虾一窝产约50-650只后代,为实验提供了基因相同的动物的非凡来源。它的一代时间约为7个月,可以达到4.5岁。大理石纹小龙虾可以在非常简单的实验室环境中饲养,所有生命阶段都可以用单一颗粒食物喂养。对于动物来说,很难想象有更高程度的遗传和实验标准化,这使得大理石纹小龙虾成为理想的实验室模型。

大理石纹小龙虾的基因组被完全测序,促进了许多学科的研究。官方manbetx手机版单倍体基因组的大小约为35亿个碱基对,比人类基因组略大。大理石纹小龙虾被世界上许多研究实验室保存。官方manbetx手机版它被用作各种学科的模型,包括形态学、生理学、生殖、发育、神经生物学、干细胞生物学、遗传学、表观遗传学、生物老年学和毒理学。大理石纹小龙虾特别适合于表观遗传学研究,因为尽管基因相同,但所有克隆配偶在表型上彼此不同(图1B和C),并且可以适应官方manbetx手机版广泛的环境条件。对大理石纹小龙虾的表观遗官方manbetx手机版传学研究有望揭示DNA和组蛋白的化学修饰(如甲基化和乙酰化)是否构成等基因动物表型变异的基础,以及这些标记中的一些是否可以遗传给下一代。官方manbetx手机版对大理石纹小龙虾的研究也有望表明,表观遗传机制是否有助于入侵新的生态系统,并促进物种形成和进化。

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图2所示。大理石纹小龙虾作为入侵物种。来自德国南部一个中营养型湖泊的成年标本(图片来源:Christoph Chucholl)。B在德国南部默纳湖(Murner See)营养贫乏、酸性(pH值<3.5)的洞穴里的大理石纹小龙虾(照片来自弗兰克·莱尼奇)。

大理石纹小龙虾已经被世界各地的水族爱好者和水族贸易所传播。自2003年以来,它们被放归野外,在欧洲(15个国家)、非洲(马达加斯加)和亚洲(以色列和日本)建立了大量种群。在欧洲,从法国到乌克兰,从瑞典到马耳他,在湖泊(图2)和河流中都发现了大理石纹小龙虾。在马达加斯加,大约2003年,该病最初在首都塔那那利佛附近传播,目前已传播了10万多公里2,主要由人类传播,现栖息于湿润、半湿润和半干旱气候区,包括高原。大理石纹小龙虾的种群分布在贫营养化到富营养化的湖泊(图2A)、小溪和河流、沼泽和稻田,甚至在酸性水域(图2B)和受污染的水域。迄今为止报道的最温暖的栖息地是匈牙利的一个热湖,夏季水温为38°C,冬季温度为22°C。最冷的栖息地是瑞典的一条河流,在那里观察到标本在0-2°C的冷水中爬行。大理石纹小龙虾可以呼吸大气,挖洞(图2B),在陆地上行走,有利于在不利条件下主动扩散和生存。因为大理石纹小龙虾是耐寒的,高度侵入性和竞争性,并与所有营养水平相互作用,毫无疑问,它将进一步传播并改变入侵生态系统的食物网。

Gunter沃格特
海德堡大学生物科学学院,德国海德堡

出版物

单性生殖大理石纹螯虾原螯虾,一种新的研究模式,强有力的入侵者和流行的宠物官方manbetx手机版
Gunter沃格特
2018年5月9日

孤雌大理石纹小龙虾原螯虾的生物学、生态学、进化、分类学和利用
Gunter沃格特
见:小龙虾:进化、栖息地和保护策略(Ribeiro FB,主编),137-227。新星科学出版社,纽约,ISBN: 9781536169416

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