墨西哥钝口螈的悖论

蝾螈居住在世界各地数以千计的实验室和家庭水族馆，但正在从自然栖息地消失。图：Brett Gundlock for Nature

当Luis Zambrano刚刚成为生物学家的时候，他心中想象的是自己在远离人类现代文明的墨西哥的尤卡坦半岛的某个隐秘的角落寻找着新的物种。但是在2003年，他发现自己却在墨西哥城霍奇米尔科区被污染的运河数着两栖动物的数量。这个工作也有它的好处：在离家很近的地方研究着墨西哥钝口螈 （Ambystoma mexicana）这一墨西哥标志性的，甚至是全球最知名的，蝾螈目动物。但是Luis却只想让这工作赶快结束。

Luis说道：“让我告诉你，从最开始我就讨厌这个项目。我什么都抓不到”。

好在过了一段时间，他确实抓到了一些墨西哥钝口螈。他的发现令他大吃一惊，并改变了他的整个职业生涯。1998年，第一个完整的记录墨西哥钝口螈的数量的研究预计，霍奇米尔科大约每平方公里内有6,000只。现在已经成为墨西哥国立资质大学教授的Zambrano发现在2000年墨西哥钝口螈的数量已经下降到了1000只，而2008年只有大约100只。到了今天，因为环境污染和入侵的捕食者，每平方公里内的数量已经不到35只。

在他们仅有的天然栖息地中墨西哥运河中，墨西哥钝口螈已经处在灭绝的边缘。虽然野外仅有几百只，但是全世界范围内、人们的家中以及研究员的研究所中其实还生活着着成千上万的墨西哥钝口螈，你甚至能够在日本餐馆的菜单上见到人工养殖的墨西哥钝口螈。

将Zambrano招入麾下的英国Kent大学的生物学家Richard Griffths说道，“墨西哥钝口螈已经完全成为了一个生物保护的悖论。虽然它在宠物商店和研究所随处可见，但在野外它已经濒临灭绝”。

这也给生物学家带来了很大的难题。因为其令人惊奇的恢复断肢的能力，墨西哥钝口螈已经成为组织修复和发展以及癌症等多个研究领域中必不可少的实验模型。但经过多年的近亲繁殖，人工繁殖的墨西哥钝口螈对疾病的抵抗力较差。随着野生墨西哥钝口螈数量的减少而逐渐失去的基因多样性意味着，科学家将失去将这一生物的研究透彻一切的机会。

在实验室中的科学家继续研究着人工繁殖的墨西哥钝口螈以及它庞大复杂的基因组的同时，Zambrano以及其他少量的研究员正在尽他们最大的力量保护野生的墨西哥钝口螈。他们正在繁殖并放生墨西哥钝口螈到被控制的水塘和运河中，并观察他们在野外生存的状况，希望能够恢复一点自然的基因多样性。鉴于这一物种顽强的生命力，即便成功的难度非常大，但如果能获得墨西哥政府的支持的话，也并非不可能拯救他们。

Zambrano指出：“这种巨大的项目是有可能成功的，我在很多国家都见到过这种情况。既然他们可以，那我们也可以。”

生物学家Luis Zambrano（中心坐着）和他的学生们在清晨游览墨西哥城霍奇米尔科（Xochimilco）的运河。图：Brett Gundlock for Nature

从未长大的生物

相比于同一地区的其它蝾螈目动物，墨西哥钝口螈进化的相对较晚。它们生活在墨西哥中部山区中德斯科科湖的湖岸附近。它们具有幼态持续（neotenic）的特征，也就是说它们的成年形态保留了一些类似物种幼年时期才有的特征。尽管其它蝾螈目动物会转变为陆地生物，墨西哥钝口螈会保留柔长有绒毛的鳃并在水中度过它们的一生，就像它们从未长大一样。

13世纪的某一阶段墨西卡人（在欧洲称为阿兹特克人）在德斯科科湖周围定居。它们围绕湖中间的一个小岛建立起了强大的帝国。随着帝国的成长，土地也随之扩张，在1521年西班牙人统治世纪扩张的速度更是有所提高。到了今天，墨西哥钝口螈的栖息地仅剩下了墨西哥城南部的霍奇米尔科区内蜿蜒的170公里运河。

其实，这一物种很可能在殖民地时期就应该会灭绝，但因为19世纪晚期的欧洲科学家被它无法长大的这一特性所困惑使它获得了许多的关注。

从墨西哥回来的人们将这一物种也带了回来并开始培育它们，结果发现它非常适合用来研究：它们在实验室环境下就能繁殖且它们生命力顽强容易照料。墨西哥钝口螈的细胞很大，使得调查、培养得以简化。它们的受精卵大小是人类的30倍，胚胎中神经板细胞（大脑和脊髓的前体）的体积则是人类的600倍。

除此之外，不同于人类以及大部分其它动物较为一致的细胞特征，墨西哥钝口螈的相连细胞之间的颜色也有很大差别。这可以帮助研究者确定胚胎中的哪些组织发展成了哪些器官。但同时它的基因组非常庞大，大约是人类的10倍，使得在某些方面的研究变得很有挑战性。

学习了墨西哥钝口螈数十年的哥伦比亚大学欧文分校发展生物学家David Gardiner指出“墨西哥钝口螈并不是一个很好的基因生物模型，但它的再生能力使它成为了一个非常棒的生物学模型”。

20世纪早期墨西哥钝口螈成为了研究脊椎动物动物器官发展及功能的研究核心。脊柱裂指的是一种脊椎无法正确成型的先天缺陷，墨西哥钝口螈能帮助科学家拆分脊柱裂的成因。它们在发现甲状腺激素方面也发挥了重大的作用。20世纪20年代科学家将家畜的甲状腺组织喂给墨西哥钝口螈。假如这些组织会分泌激素那么墨西哥钝口螈将会失去它们的鳃和幼年的皮肤。

20世纪80年代，墨西哥钝口螈帮助科学家完成了解释细胞在胚胎中形成不同形态的模型。细胞板分离器模型提出许多干细胞会通过一阵阵作为胚胎的拉伸转换成身体中的特定组织。科学家发现他们可以观察到墨西哥钝口螈细胞形成组织之前挤压和拉伸的过程。在2011年，墨西哥钝口螈卵母细胞提取物通过打开一种肿瘤抑制基因被用于防止乳腺癌细胞增值。

但是，墨西哥钝口螈在科学领域最引人注目的贡献在于再生医学。墨西哥钝口螈的四肢、尾巴、器官、部分眼睛甚至是大脑的一部分都可以再生。许多科学家都假设这是因为墨西哥钝口螈持续的幼年状态，它们仍然保留着胚胎阶段的一些特质，虽然其它蝾螈目动物即便是在成年形态也能够再生。

德国德罗斯顿科技大学的研究员Tatiana Sadoval Guzman指出几十年来生物学家一直试图确认墨西哥钝口螈的再生原理。“它们是如何做到的？它们拥有的什么是我们没有的？还是反过来，在哺乳动物体内是什么在阻止着再生？”

Sandoval Guzman致力于研究骨头和肌肉的再生并接手了一家位于德罗斯顿的墨西哥钝口螈实验室。来自于一个离墨西哥霍奇米尔科不远处学校的她在来到德国前并没有对墨西哥钝口螈有过多的关注，更没有想过深入的研究它们。如今她被这种生物深深吸引并发现了与墨西哥钝口螈再生有关的许多机制，比如说那些涉及肌肉组织干细胞的，与人类体内发现的并没有太大不同。

大部分再生研究都集中在研究胚基（blastema）上，也就是断肢处伤口上所形成的物质。在人类身体上这样的伤口会被皮肤组织所覆盖，而墨西哥钝口螈会将附近的细胞转化成干细胞并离伤口较远的干细胞也集中到伤口上。这些细胞在伤口处逐渐长成骨头、皮肤以及血管，其过程与动物在蛋中的成长过程几乎一致。每个组织都将将其自己的干细胞用于自己的再生。

研究人员发现一种被称为转化生长因子β的蛋白质是墨西哥钝口螈再生以及在处于第一孕期的受伤的人类胚胎防中止疤痕组织形成的关键。成年鼠以及人类可以再生指尖，但在人类身上这样的能力会随着年龄的增长而失去，也代表着哺乳动物的再生能力具有被唤醒的可能。

Gardiner说道：“总有一天人类会获得再生的能力”。Gardiner的研究并不集中在四肢的重建，而在于治疗瘫痪、培养健康的器官、甚至是通过修复受损老化的组织来调转衰老。他说：“到那时候再写这个故事时一定会提到这些模型生物”。

但是很可能到了那一天野生的墨西哥钝口螈可能已经灭绝了。这也使得Gardiner和Sandoval Guzman非常焦虑。他们研究的许多动物与其他实验室内的动物一样近亲繁殖的程度很高。科学家常常用“近期繁殖指数”来测量一个基因库的大小。同卵双胞胎的系数是100%，而完全不相关的个体系数趋近于零。大于12%的系数代表着在这个样本中个体大部分斗鱼自己的堂兄弟姐妹结合，属于生态学者和基因学家是重点关注的情况。17世纪著名的西班牙哈普斯堡皇室的系数超过了20%。墨西哥钝口螈的平均系数则是35%。

Gardiner指出：“我们现有的动物，在现在看来还能用，他们还是能够很好的再生。但它们近亲繁殖的程度很高，已经开始成为阻碍了，近亲繁殖会导致群体对疾病的抵抗更差”。

它们这样高程度的近期繁殖是它们人工饲养的结果。如今多数实验室中的墨西哥钝口螈的来源都可追溯到1864年被法国远征队从霍奇米尔科带出的34只墨西哥钝口螈。它们引起了整个欧洲博物馆、自然主义者培育墨西哥钝口螈的热潮。

1935年，波兰实验室中的墨西哥钝口螈来到了北美，在纽约水牛城大学成了种畜。在这里科学家们将野生的墨西哥钝口螈加入到基因库中甚至还引入过虎螈（Ambystoma Tigrium）。水牛城的数量逐渐增多并最终转移到位于列克星敦市的肯塔基大学，这里现在已经成为全球墨西哥钝口螈繁殖的中心。这意味着实验室中几乎所有的墨西哥钝口螈都是近亲繁殖的结果，同时一部分还是虎螈。

拥有2000只成年及3000到5000只幼年墨西哥钝口螈的肯塔基项目的负责人Randal Voss指出“他们在欧洲的时候遇到了瓶颈，到现在他们再一次遇到了瓶颈”。

Voss称通过现代基因和干细胞研究，墨西哥钝口螈研究已经扩展到了全世界。在2015年他和他的团队发布了墨西哥钝口螈基因组的初步组合。鉴于其庞大的基因组（大约320亿bases），这是一个非常艰难的任务。现在这项工作还没完成，基因组的规模和复杂程度已经超过了Voss团队所拥有的计算能力。不同研究中心的科学家也将继续这项工作。

但在他们进行这项工作的同时，这一物种对疾病较弱的抵抗能力已经给Voss的机构中造成了大量的死亡。科学家们担心若新的疾病在实验室蔓延开来可能会导致他们被迫放弃墨西哥钝口螈，使现有的研究受挫。

除此之外，现在没有人可以确认实验室中的墨西哥钝口螈是否已经偏离了野生的墨西哥钝口螈使它们失去了再生的关键要素。Sandoval Guzman指出：“重新对野生群体的研究将提供不同的机理或不同的基因。失去基因多样性将会是科学的损失。”

两位数

Arturo Vergara Iglesias看着水箱中缓慢爬行的墨西哥钝口螈说道：“我并不是每次都能确定，但肯塔基州的墨西哥钝口螈确实与野生的有所不同。它们有很多畸变。比如说，它们通常会有过多的手指。”

Vergara Iglesias是一名生物和水产养殖中心（CIBAC）的一名生物学家，CIBAC是一家离霍奇米尔科较近的一家养殖墨西哥钝口螈的机构，希望保留一些野生的品种。Iglesias也在培育着他自己的野生品种并将它们卖给实验室和宠物经销商。他现在所处的位置在一个被当做给游客的教育机构的霍奇米尔科传统农用地，他培养的这些墨西哥钝口螈也来自于32只从这附近水塘中捕获到的墨西哥钝口螈。在很多方面，墨西哥钝口螈已经成为了墨西哥的象征。

现在已经很难确认野生的墨西哥钝口螈到底有多少。Zambrano根据他在2014年进行的最新调查猜测大于只有不到1000只甚至可能不到500只。但因为近两年他都无法获得资金支持进一步的研究，他已经无法提供更为详细的数字，这对保护这一物种而言并不是一个好的兆头。

由生物学家Luis Zambranore指导的学生将蝾螈放入墨西哥城墨西哥国立自治大学附近的受保护池塘中。图：Brett Gundlock for Nature

Zambrano指出为了挽救野生群体，政策制定者必须解决两个问题。首先是外来的鱼类，如鲤鱼和罗非鱼。讽刺的是这两种鱼都是20世纪70、80年代由联合国粮食农业组织为了提高当地饮食中的蛋白质含量而引入的。Zambrano指出他已经标记出了墨西哥钝口螈还存在的区域。他期待有一群被雇佣的渔民能够持续的将这里的鱼清除出去。虽然这样无法清除所有的鱼，但大致几万美金便可以给蝾螈们一个重新建立群体数量的机会。Zambrano的工作显示墨西哥钝口螈在卵期最容易受到鲤鱼的侵害，而在幼年时期最容易受到罗非鱼的侵害，但如果它们能够达到一定规模便还存在存活的可能性。

第二类威胁较为麻烦。每当有暴雨来袭淹没城市老旧的下水道系统时，污水处理设施便会将人类的废弃物排放到霍奇米尔科并带来氨、重金属以及其它有毒的化学物质。因为两栖动物的呼吸一部分会通过它们具有渗透性的皮肤完成，这样的污染对它们有很严重点的影响。野生环境下墨西哥钝口螈仍然没有完全灭绝也是这种生物顽强生命力的证明。

如今存在很多复杂的问题但并不是都无法解决。但是至今除了一些不认真的外展项目以及一些拍照机会意外，并没有什么进展。在2013年，CIBAC放生了数千只墨西哥钝口螈进行行为研究，其中一些存活了下来并在第二年开始繁殖。这代表着实验室的蝾螈如果在实验室长到一定的体型的话在野外也可能生存。但是，生物学家也指出这并不意味着墨西哥应该开始在运河中放生墨西哥钝口螈。

Griffiths指出“在中和威胁之前进行放生的意义不大，这样做可能只会是给鱼增加鱼食增加它们的数量。”

2000年，当Griffiths刚刚来到霍奇米尔科工作的时候他的计划是建立一个旨在放生墨西哥钝口螈的繁殖项目。但当他和他的墨西哥同事们注意到了这个充满污染和捕食者的生态环境状况后很快便放弃了这一想法。将墨西哥钝口螈放生去送死没有任何意义。像英国放生池蛙（Pelophylax lessonae）以及美国释放隐鳃鲵（Crytobranchus alleganiensis）这样的成功案例需要整体的管理生态环境并与当地社区合作。

Zambrano称：“如果我们能够获得每年100万为期十年的资助的话我们能够拯救霍奇米尔科。与在这座城市里消费的钱的数额来说这并不是很多。”

十月的某个下午，Zambrano与一群志愿者来到了靠近墨西哥国立自治大学的池塘的受保护区域放生10只实验室长大的野生墨西哥钝口螈。如果它们能够存活并繁殖，那么在未来的某一天它们可能成为这个种群的基因库。两年以来，Zambrano一直零星的释放并追踪着放生的蝾螈。他发现蝾螈更偏好泥泞浑浊的池塘而不是最洁净的那些，这也间接证明了只要其他的一些威胁能够被移除墨西哥钝口螈能够在霍奇米尔科存活。类似的，CIBAC正在繁殖野生墨西哥钝口螈以此来保护它们的。但是很多研究员表示如果无法为墨西哥钝口螈找到合适的栖息地那么它们的灭绝将是无法避免的，不论他们做什么。

Zambrano说：“如果我这样想这个问题那我会非常失落的，我会从另一个角度看这个问题，我已经尽了我最大的努力避免这样的事情发生。”

译/Jason M Smith  审/Shuya  编/Angel