蟑螂現(xiàn)在無處不在,這都是因?yàn)槿祟?/h1>
德國蟑螂在建筑物中茁壯成長遍布世界各地.它們是最常見的蟑螂物種之一,會給人們帶來麻煩兩者都在這里和海外。但在自然界中,它們無處可尋。
這種城市害蟲是如何進(jìn)化并居住在我們的住宅中的,我們不得而知——直到現(xiàn)在.
我們使用DNA測序來研究德國蟑螂(Blattella germanica(德國布拉特氏菌)),并將其起源追溯到印度東部和孟加拉國。
這是一個引人入勝的故事,講述了人類如何促成了我們最討厭的害蟲之一的進(jìn)化和傳播。
德國之謎
聚光燈落在了我們在東歐的故事之星上,當(dāng)時它在七年戰(zhàn)爭(1756-63 年)期間在軍隊(duì)食品商店中被發(fā)現(xiàn)。每個敵對勢力都以另一個名字命名蟑螂——俄羅斯人稱它為“普魯士蟑螂”,而英國和普魯士士兵則稱其為“俄羅斯蟑螂”.
然后在 1767 年,瑞典生物學(xué)家卡爾·林奈 (Carl Linnaeus) 對該物種進(jìn)行了分類并命名(Blatta germanica).布拉塔在拉丁語中是“避開光線”的意思,日耳曼語因?yàn)樗麢z查的標(biāo)本是在德國采集的。(該屬后來改為布拉特拉將較小的蟑螂品種組合在一起。
最終,科學(xué)家在非洲和亞洲發(fā)現(xiàn)了具有相似解剖結(jié)構(gòu)的相關(guān)物種。他們不同地認(rèn)為德國蟑螂可能首先進(jìn)化到兩者非洲或亞洲,然后繼續(xù)統(tǒng)治世界。
但是他們沒有辦法檢驗(yàn)他們的理論。我們愿意。
進(jìn)入基因測序
我們從全球17個國家的281只蟑螂身上采集了DNA樣本。
然后,我們比較了一個特定遺傳區(qū)域的DNA序列,稱為CO1。這被稱為”DNA條形碼".
當(dāng)我們將德國蟑螂與來自亞洲的類似物種進(jìn)行比較時,我們發(fā)現(xiàn)了匹配。德國蟑螂的序列幾乎與德國蟑螂的序列相同Blattella asahinai(朝日內(nèi)布拉特氏菌)來自孟加拉灣。
超過80%的德國蟑螂樣本完全匹配。剩下的20%幾乎沒有區(qū)別。
這意味著這兩個物種在2100年前就彼此分道揚(yáng)鑣了——從進(jìn)化的角度來看,這是一個眨眼的功夫。
從孟加拉灣走向世界
我們認(rèn)為朝內(nèi)芽孢桿菌適應(yīng)在農(nóng)民清理自然棲息地后與人一起生活,就像其他物種也做過.
所以祖先朝內(nèi)芽孢桿菌從印第安人的田野搬到建筑物中,并成為依賴人類.但是它們是如何傳播到世界各地的呢?
為了回答這個問題,我們分析了來自蟑螂基因組的另一組DNA序列。
這一次,我們研究了稱為SNPs(單核苷酸多態(tài)性).使用來自六大洲 17 個國家的樣本,我們能夠弄清楚德國蟑螂是如何從它們的故鄉(xiāng)傳播到世界各地的。
大約1200年前,第一波移民從孟加拉灣出現(xiàn),向西行進(jìn)。蟑螂很可能搭上了擴(kuò)張的伊斯蘭倭馬亞王朝和阿拔斯王朝哈里發(fā)的商人和軍隊(duì)的順風(fēng)車。
大約390年前,下一波浪潮向東移動,進(jìn)入印度尼西亞。他們可能與歐洲貿(mào)易公司一起旅行,例如英國東印度公司或荷蘭東印度公司.從17世紀(jì)初開始,幾家這樣的公司在東南亞和歐洲進(jìn)行貿(mào)易。
我們的研究表明,德國蟑螂大約在270年前到達(dá)歐洲,這與七年戰(zhàn)爭的歷史記錄相符。
大約120年前,德國蟑螂從歐洲傳播到世界其他地區(qū)。這種全球擴(kuò)張與歷史記錄這個新物種在各個國家。
我們認(rèn)為,全球貿(mào)易促進(jìn)了這種傳播,因?yàn)樵诰哂形幕?lián)系的國家發(fā)現(xiàn)了更密切相關(guān)的人口,而不是彼此相近的國家。與此相一致,我們在大約170年前在亞洲發(fā)現(xiàn)了另一次擴(kuò)張——向北和向東進(jìn)入中國和韓國。
如蒸汽動力船更換了帆船,搭便車的人是運(yùn)輸更快。較短的旅程時間意味著他們更有可能活著到達(dá)并入侵新的國家。
然后,住房的改善,如管道和室內(nèi)供暖,創(chuàng)造了條件有利自生存和繁榮在世界各地的建筑物中。
蟲害防治軍備競賽
答案是肯定的人們不喜歡蟑螂,所以入侵者的生存取決于他們保持隱藏的能力。
德國蟑螂進(jìn)化為夜行動物(顧名思義)并避開空曠的地方。它停止飛行,卻保留了它的翅膀。
這些蟑螂因其能夠迅速進(jìn)化出抗藥性而臭名昭著許多殺蟲劑用于表面噴涂??赡軙霈F(xiàn)阻力幾年內(nèi).這使得尋找新的活性成分的挑戰(zhàn)變得困難,因?yàn)?a>發(fā)現(xiàn)、安全測試和注冊成本高昂.
蟑螂誘餌在 1980 年代推出時既便宜又有效。但它們很快就對德國蟑螂的效果降低了。那是因?yàn)檎T餌用糖來誘惑蟑螂。“愛吃甜食”的蟑螂被殺死了,而那些喜歡其他口味的人則幸存下來并繁殖。
當(dāng)我們制定控制德國蟑螂的新策略時,我們需要考慮它們?nèi)绾芜M(jìn)化以逃避攻擊。如果我們了解耐藥性是如何出現(xiàn)的然后,我們可以找到更好的反擊方法。我們可以識別要利用的弱點(diǎn)。
畢竟,德國蟑螂將繼續(xù)進(jìn)化和適應(yīng)以生存,因此我們與蟑螂之間的軍備競賽將持續(xù)數(shù)年。
西奧·埃文斯,應(yīng)用昆蟲學(xué)副教授,西澳大利亞大學(xué)和唐倩,進(jìn)化生物學(xué)研究助理,哈佛大學(xué)
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