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出品 | 海潮天下

在熱帶雨林開展野外調(diào)查，螞蟥幾乎是繞不開的存在，討厭的很。尤其是在東南亞、我國(guó)西南山區(qū)的潮濕森林里，野外調(diào)查人員常常剛走出不遠(yuǎn)，褲腳和鞋面上就已經(jīng)爬滿了吸血螞蟥。

長(zhǎng)期以來，人們對(duì)螞蟥的印象大多停留在吸血、叮咬上，傳說中的“吸血鬼”是也。直到近十多年，保護(hù)生物學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn)，這些不起眼的小動(dòng)物體內(nèi)，居然保存了大量的關(guān)于森林生物的信息。研究人員甚至能夠借助螞蟥吸食的血液，判斷附近生活著哪些野生動(dòng)物。這項(xiàng)技術(shù)，如今被稱為“無脊椎動(dòng)物來源DNA監(jiān)測(cè)”(iDNA)，是近年來生物多樣性調(diào)查領(lǐng)域發(fā)展最快的方法之一。

▲陸生吸血螞蟥主要分布于亞洲熱帶和亞熱帶森林地區(qū)，隸屬于環(huán)節(jié)動(dòng)物門（Annelida）蛭綱（Hirudinea）。其中許多種類屬于山蛭科（Haemadipsidae），例如廣泛分布于東南亞地區(qū)的山蛭屬（Haemadipsa）成員。這些螞蟥棲息于林下落葉層、樹干和灌木葉片上，通過感知震動(dòng)、溫度以及二氧化碳濃度變化來尋找宿主。上圖是野外的一條日本山蛭（Haemadipsa zeylanica japonica）野外生態(tài)照片。圖源：Pieria（公域）

這一思路并不復(fù)雜。

陸生吸血螞蟥主要分布在亞洲熱帶、亞熱帶森林中，許多種類屬于山蛭科。它們并不專門選擇某一種宿主，而是機(jī)會(huì)性的吸血。無論是野豬、赤麂、馬來熊，還是各種鳥類、兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物，只要走過路過，嘿嘿，都可能成為它們盯上的取食對(duì)象。

對(duì)于生態(tài)學(xué)家來說，這種廣泛的宿主范圍，其實(shí)是頗具特殊價(jià)值的。

野生動(dòng)物調(diào)查中，經(jīng)常面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題是，很多物種很難被直接觀察到。大型獸類往往活動(dòng)范圍廣，數(shù)量稀少，抓也抓不住、甚至遇也遇不到；部分中小型動(dòng)物則習(xí)慣夜間活動(dòng)，白天隱藏在茂密植被之中。即使布設(shè)大量紅外相機(jī)，也難以保證記錄到所有物種。

但，螞蟥卻在持續(xù)的接觸這些動(dòng)物。

當(dāng)一只螞蟥完成吸血后，宿主血液會(huì)儲(chǔ)存在消化道中。與大多數(shù)動(dòng)物相比，螞蟥對(duì)血液的消化速度稱得上是相當(dāng)?shù)木徛恕?/p>

一頓血餐，往往可以夠它活幾個(gè)月了。正因?yàn)槿绱?，宿主遺傳物質(zhì)不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)完全降解，其中一部分DNA能夠保留較長(zhǎng)時(shí)間，若是被及時(shí)采到，是有可能被后續(xù)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)出來的。

這意味著，研究人員在森林中收集到的螞蟥，實(shí)際上攜帶著此前數(shù)周甚至數(shù)月內(nèi)與其接觸過的動(dòng)物信息。

過去，要確認(rèn)一種珍稀動(dòng)物是否存在于某片森林，調(diào)查人員通常得開展長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。紅外相機(jī)、樣線調(diào)查、足跡記錄、糞便分析都是常見手段。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家開始嘗試從另一條路徑尋找答案——直接分析動(dòng)物留下的遺傳痕跡。

螞蟥來源DNA監(jiān)測(cè)，正是在這一背景下發(fā)展起來的。

野外工作結(jié)束后，采集到的螞蟥會(huì)被送回實(shí)驗(yàn)室。研究人員從它們的消化道內(nèi)容物中提取DNA，再利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增脊椎動(dòng)物特征基因片段。常用標(biāo)記，包括線粒體12S rRNA基因、16S rRNA基因、以及細(xì)胞色素b基因等區(qū)域。

獲得序列后，研究人員就會(huì)將其與公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的參考序列進(jìn)行比對(duì)。

如果樣本中的序列與已知物種高度一致，便能夠推斷其來源。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，一次實(shí)驗(yàn)往往可以同時(shí)分析數(shù)百份樣本，并從中識(shí)別出數(shù)十種甚至上百種脊椎動(dòng)物。

這種方法最早引起廣泛關(guān)注，是因?yàn)樗跓釒в炅种械谋憩F(xiàn)超出了許多人的預(yù)期。

在東南亞多個(gè)保護(hù)區(qū)，研究人員發(fā)現(xiàn)，螞蟥樣本中檢出的哺乳動(dòng)物種類與紅外相機(jī)調(diào)查結(jié)果高度重合。部分情況下，一些極少出現(xiàn)在鏡頭中的物種卻能在DNA數(shù)據(jù)中被檢測(cè)到。

▲上圖：一頭牛的乳房上被水蛭叮咬后的傷口。畫面中可以清晰看到水蛭吸血后留下的呈三角形或“Y”字形的切口痕跡。?Mohammad Golkar（CC BY-SA 4.0）

這種大型偶蹄類動(dòng)物生活在安南山脈地區(qū)，被認(rèn)為是20世紀(jì)最重要的哺乳動(dòng)物發(fā)現(xiàn)之一。由于數(shù)量極少，直接觀察記錄十分罕見。研究人員曾從吸血螞蟥樣本中獲得其遺傳信息，為評(píng)估野外種群狀況提供了重要依據(jù)。

例如中南大羚（Pseudoryx nghetinhensis），長(zhǎng)期被視為螞蟥來源DNA監(jiān)測(cè)最具吸引力的目標(biāo)物種之一。由于這種動(dòng)物極度罕見，直接觀測(cè)記錄十分有限，研究人員一直希望借助iDNA技術(shù)獲得其存在證據(jù)。2012年的一篇開創(chuàng)性研究雖然未能從螞蟥樣本中檢測(cè)到中南大羚，但成功識(shí)別出長(zhǎng)山麂、安南條紋兔等同樣隱秘的哺乳動(dòng)物，證明了該方法在稀有物種調(diào)查中的應(yīng)用潛力。

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▲上圖：極度瀕危、被稱為“亞洲獨(dú)角獸”的中南大羚（Pseudoryx nghetinhensis）。該物種被列入《越南紅皮書》（Sách ?? Vi?t Nam）?Silviculture（CC BY-SA 3.0）

類似案例還出現(xiàn)在蘇門答臘犀牛、云豹等瀕危物種調(diào)查中。

實(shí)際上，螞蟥iDNA監(jiān)測(cè)只是eDNA技術(shù)快速發(fā)展的一個(gè)分支。所謂環(huán)境DNA（eDNA），是指生物體釋放到環(huán)境中的遺傳物質(zhì)，包括皮膚細(xì)胞、毛發(fā)、排泄物、黏液以及死亡組織等。近年來，科學(xué)家已經(jīng)能夠通過分析湖水、河流、土壤乃至空氣中的DNA，推斷當(dāng)?shù)厣锶郝浣M成。而iDNA，不妨可看做是在這一思路基礎(chǔ)上的進(jìn)一步延伸。

歐洲醫(yī)用水蛭（Hirudo medicinalis）野外生態(tài)圖。?ajott （CC BY 4.0）

不過，這項(xiàng)技術(shù)不是萬(wàn)能的。它有瓶頸。

DNA檢測(cè)能夠說明某種動(dòng)物曾經(jīng)在附近活動(dòng)，卻難以直接反映種群數(shù)量。比如說，一頭野豬可能被多只螞蟥吸食，而另一頭野豬可能完全沒有留下樣本。因此，檢測(cè)到的DNA數(shù)量并不等同于動(dòng)物數(shù)量。

此外，鑒定結(jié)果還受到參考數(shù)據(jù)庫(kù)完整性的影響。如果某些物種缺乏可靠的基因數(shù)據(jù)，那么，即使其DNA存在于樣本中，也可能無法準(zhǔn)確識(shí)別。

正因?yàn)槿绱?，?dāng)前國(guó)際上的主流做法并不是用螞蟥DNA監(jiān)測(cè)替代紅外相機(jī)，而是將兩者結(jié)合使用（優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)嘛）。畢竟，相機(jī)能夠記錄動(dòng)物行為、活動(dòng)時(shí)間，DNA分析則有助于補(bǔ)充物種名錄信息。兩類數(shù)據(jù)相互印證，往往能夠獲得更完整的生態(tài)圖景。

對(duì)于生物多樣性調(diào)查、監(jiān)測(cè)來講，螞蟥提供了一種新的信息來源。過去難以發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物，如今有可能通過遺傳痕跡被記錄下來，那些隱藏在密林深處、極少與人相遇的物種，也因此留下了能夠被科學(xué)家讀取的證據(jù)。

【海潮天下·小百科】

無脊椎動(dòng)物來源DNA（iDNA）

上面的這種技術(shù)，在國(guó)際學(xué)術(shù)界被稱為iDNA（Invertebrate-derived DNA），中文一般翻譯成“無脊椎動(dòng)物來源DNA”。

螞蟥沒有復(fù)雜的蛋白酶系統(tǒng)，依賴共生細(xì)菌緩慢分解血粉，血液在嗉囊中不發(fā)生常規(guī)降解，DNA半衰期極長(zhǎng)（實(shí)驗(yàn)證實(shí)可達(dá)數(shù)月）。不過，在自然界中，吸血行為并非螞蟥獨(dú)有。蚊子、蜱蟲、虱子、采采蠅等無脊椎動(dòng)物都會(huì)以脊椎動(dòng)物的血液為食。但是它們跟陸生吸血螞蟥相比，缺少一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)——保存時(shí)間不夠長(zhǎng)。在野外，許多科研人員經(jīng)歷過，一不留神就發(fā)現(xiàn)褲腿和鞋幫上往往已經(jīng)悄悄爬滿了螞蟥?；谶@種基本的原理，所以它可以充當(dāng)“天然采血器”。

不過，iDNA無法直接做豐度估算，因?yàn)闊o法確定PCR擴(kuò)增出的DNA拷貝數(shù)是來自同一頭動(dòng)物還是多頭動(dòng)物；同時(shí)，如果GenBank或BOLD數(shù)據(jù)庫(kù)里沒有某種罕見嚙齒類或鳥類的標(biāo)準(zhǔn)基因序列，測(cè)序結(jié)果就會(huì)顯示為“未識(shí)別的脊椎動(dòng)物”。因此，國(guó)際上都將它定義為已匯總紅外相機(jī)的“強(qiáng)力互補(bǔ)技術(shù)”，而非替代技術(shù)。

【參考資料】
Schnell I B, Thomsen P F, Wilkinson N, et al. Screening mammal biodiversity using DNA from leeches[J]. Current biology, 2012, 22(8): R262-R263.
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(12)00209-6
Lynggaard C, Oceguera‐Figueroa A, Kvist S, et al. The potential of aquatic bloodfeeding and nonbloodfeeding leeches as a tool for iDNA characterisation[J]. Molecular Ecology Resources, 2022, 22(2): 539-553.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1755-0998.13486

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文 | 王芊佳

排版 | 盧曉雨

時(shí)間 | 2026年6月

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