近期刊登于《Nature Ecology & Evolution》的研究结果指出，借由孤雌生殖（Parthenogenesis）繁衍后代的“大理石纹螯虾”（俗称 Marble crayfish，学名为 Procambarus virginalis）拥有 3 套染色体及近乎相同的基因组。凭借著快速的繁殖速度与超强的环境适应力，其踪迹已由德国蔓延至全欧洲，悄然入侵全世界，不仅威胁本土物种，更造成严重的生态浩劫，可说是最强的害虫之一。
大理石纹螯虾的诞生
和人类一样，多数龙虾借由有性生殖繁衍下一代，但在 23 年前，一名德国水族馆的老板向美国宠物卖家购买了不知名的小龙虾回来饲养，出于未知原因，这些小龙虾竟开始在水族箱中快速自我复制，成为一种名为“大理石纹螯虾”的新品种，而后意外流入野外，在全欧洲的淡水生态系统中失控地繁殖，10 年前更入侵马达加斯加与日本！可怕的是，牠什么都能吃──举凡腐叶、蜗牛、鱼苗或幼虫等皆来者不拒，目前已被欧盟列入禁止贩卖、豢养或流放的物种名单。
2003年，德国柏林洪堡大学（HU Berlin）的进化生物学家 Gerhard Scholtz 教授首次于《Nature》发表这种特殊的螯虾，一只雌螯虾一次可产下上百颗卵，并在未受精的状态下发育为完整的个体。五年前，德国癌症研究中心（German Cancer Research Center）的 Frank Lyko 教授开始对这种可行无性生殖的大理石纹螯虾产生兴趣，并想透过其基因组了解表观遗传学（epigenetics）驱动细胞癌化及散布的过程。该研究团队针对 11 只不同来源的大理石纹螯虾进行分析，发现牠们拥有近乎完全相同基因组，并定论世上第一只大理石纹螯虾是由两只不同产地的螯虾（Procambarus fallax）经交配所生，相关研究成果于今年 2 月 5 日刊登于《Nature Ecology & Evolution》。
大理石纹螯虾，来源：Wiki
从基因讯息解析大理石纹螯虾的惊人适应力
虽然所有大理石纹螯虾的基因组近乎一致，但其形体却有所差别，且能生存于多种自然环境，这和我们旧有的观念（有性生殖造成的基因多样性有助于适应不同环境）大相迳庭。透过基因定序与比对，研究团队发现大理石纹螯虾的基因组竟拥有 35 亿个 DNA 碱基对、21000 个基因与 3 组 92 对染色体，具高基因多样性。令人讶异的是，大理石纹螯虾的三组染色体中有两组几乎完全相同，研究人员推测其导因为最初两只不同产地的螯虾（Procambarus fallax）在行有性生殖时，其中一方的配子分裂发生异常，因而意外遗传两套染色体。
先前学界已指出，发生基因突变而产生三组染色体的后代均具有较高的环境适应力，为潜在的有害外来种，而不同地区螯虾的结合又增强了新品种的基因变异，强化大理石纹螯虾的生存能力。Lyko 进一步表示，大理石纹螯虾可依据不同的自然环境改变基因表达的方式，这些发现再再解释了大理石纹螯虾强势入侵多样水域的关键因素。
大理石纹螯虾的基因多样性将由复杂的因素决定，包括基因突变、环境中的致突变物（environmental mutagens）、基因漂变（genetic drift）与选择性压力（selective pressure）等，上述现象皆在肿瘤基因组演化过程中扮演重要的角色。因此，研究者未来可望利用大理石纹螯虾做为探讨早期癌症演化的生物模型。更重要的是，基因定序的结果将有助于科学家及生态学家找出有效的防治方法、追踪扩散速度与制订保育方针，以保护本土野生动物的生存空间。
文 / Angela Chang
延伸阅读：法网恢恢 ! 透过法医遗传学打击猎捕保育动物犯罪参考文献：
1.https://www.nature.com/articles/s41559-018-0467-9
2.https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/02/attack-of-the-crayfish-clones/552236/
3.https://news.nationalgeographic.com/2018/02/marbled-crayfish-marmorkrebs-evolution-genes-tumors-spd/
4.http://www.sciencemag.org/news/2018/02/aquarium-accident-may-have-given-crayfish-dna-take-over-world
5.http://www.newsweek.com/clones-evolution-new-species-crayfish-evolves-pets-can-clone-itself-798762
