第32期 三浦 郁夫 副教授 (研究生院理学学科)

日本海佐渡岛发现新物种青蛙!-被命名为“佐渡蛙”-

研究生院理学学科 附属两栖类生物研究设施  遗传信息与环境影响研究小组
三浦郁夫(Miura Ikuo)副教授

(2013.2.27  宣传小组)

序言

研究生院理学学科三浦郁夫副教授的研究小组在新泻县佐渡岛发现了新物种青蛙,命名为“佐渡蛙”。这是本州自1990年发现流田子蛙以来,22年来首次发现的新物种青蛙。另外佐渡蛙是首次在佐渡岛发现的固有物种。有关这方面的内容刊登在2012年12月7日发行的分类学英文学术杂志『Zootaxa』的网络版上。

说到佐渡岛的动物,人们会想到“朱鹭鸟”。但是今后佐渡蛙也许会与朱鹭鸟齐名,成为象征佐渡岛的动物。我们采访了做出重大发现的三浦副教授。

佐渡蛙的原种是粗皮蛙,表面看起来没什么特别,其实是非常不一般的青蛙。

三浦副教授的专业是遗传学,专门研究粗皮蛙。“粗皮蛙是日本随处可见的青蛙,这种蛙背上呈泥土色,有许多数毫米大小的疙瘩(疣子),怎么也说不上『漂亮』。另外,它的『呱、呱』叫声也不美妙,抓在手上还有一股特别刺鼻的味道,可以说没有一点可爱的因素”,三浦副教授说道。

可能是因为粗皮蛙其貌不扬,很少成为研究对象。三浦副教授看中这点开始了研究,结果发现了粗皮蛙拥有遗传学上非常少见的特征。

决定生物雌雄的染色体叫“性染色体”,“性染色体”决定性的机制叫“遗传型性别决定机制”。比如,大部分人类等哺乳动物拥有“XX/XY型”的遗传型性别决定机制,鸟类拥有“ZZ/ZW型”的遗传型性别决定机制。

但是,副教授发现粗皮蛙在同一物种中存在“XX/XY型”和“ZZ/ZW型”这两种遗传型性别决定机制。一般来说,一个物种只有一种遗传型性别决定机制, 在同一物种内拥有2种遗传型性别决定机制的生物,在全世界只有粗皮蛙。三浦副教授认为,粗皮蛙是“研究生物的遗传型性别决定机制是如何进化,并能找到非常重要信息的非常罕见的青蛙”。

佐渡岛发现的奇妙的青蛙

这个发现来自于1999年,当时新泻大学关谷国男老师给我寄来了一封信,信中附有一张照片。他在信中说,“我在佐渡岛发现了一只非常奇怪的青蛙,看上去好像是粗皮蛙,但好像又不像。您是粗皮蛙专家,能不能给鉴别一下?”。我看了照片,这个青蛙确实很特别,背上的花纹和颜色跟粗皮蛙很像,但是腹部有很大的不同。

三浦副教授说,“粗皮蛙的腹部是淡咖啡色,额部还有浅黑色的斑点。但是照片上的青蛙是鲜黄色的”。这是国内粗皮蛙没有的特征,但是栖息在朝鲜半岛的粗皮蛙有这个特征。因此我一开始以为是有人从朝鲜半岛带来的。

奇妙的青蛙是从哪儿来的?

三浦副教授为了调查照片上的青蛙是粗皮蛙还是新物种,因此从佐渡岛要来了奇妙的青蛙,检查了染色体。日本的粗皮蛙根据前面谈到的“遗传型性别决定机制”,以及染色体的形状的不同,可以分为5类。将这5类及朝鲜半岛的粗皮蛙与佐渡岛的奇妙青蛙的染色体进行了比对,发现佐渡岛的青蛙与栖息在佐渡岛对岸的新泻附近的粗皮蛙不同,而是与栖息在关东地区的青蛙和栖息在朝鲜半岛的粗皮蛙一致。因此查了线粒体的基因,发现其排列与朝鲜半岛的青蛙不同,而与栖息在关东地区的青蛙很接近,但有大约4%不同。这个“大约4%”看起来好像很少,但在生物学的范畴里据说可以看作“另类”。

除了基因以外,形状(样子)也有不同之处(图1,图2)。在佐渡岛发现的青蛙,除了前面讲的“腹部没有黄色和浅黑色的斑点”以外,“整个身体比较光滑”,“雄蛙在鸣叫的时候,没有因大声鸣叫而鼓胀的『声囊』”等等,这些特征都是粗皮蛙没有的。另外,它的鸣叫声也比粗皮蛙小,是细声细气地鸣叫。

三浦副教授的研究小组根据基因及形态的不同,认为“在佐渡岛发现的青蛙不是通过人类带到岛上的已有的粗皮蛙,而是新物种的青蛙”,因此开始了正式的研究。

◎图1:佐渡蛙与粗皮蛙的比较照片

佐渡蛙

粗皮蛙

佐渡蛙(左)和粗皮蛙(右)

◎图2:佐渡蛙与粗皮蛙的不同

  腹部颜色 腹部颜色 额部花纹 鸣叫声
佐渡蛙 黄色 光滑 几乎没有

雄蛙没有声囊,鸣叫声细声细气

粗皮蛙 浅黑色 凹凸不平 浅黑斑点 呱、呱,鸣叫声很尖

(根据三浦副教授提供的资料制作)

“佐渡蛙”被确认为新物种的漫长路程

现在对于生物学物种的定义,主流的方法是“『物种』是相互间可以交配,但是与他类不能交配的个体群的集合”。因此,关于在佐渡岛发现的青蛙和粗皮蛙,需要详细调查以下几点。

(1)繁殖期(时期)是否是同时期
(2)栖息场所是否相同
(3)交配后能否繁殖

对于(1)至(2)可以通过观察得到结果。对于(3)交配后能否繁殖这一点,不是靠一代就能得到结果的,需要通过几代不断地交配。这个实验花了10几年,现在得到的结果是“交配生下的杂种几乎都是雄性,雌性非常少”。

根据这个结果,三浦副教授的研究小组断定“在佐渡岛发现的青蛙是与粗皮蛙不同的新物种青蛙”,并命名为“佐渡蛙”。

只有广岛大学才能做出的研究成果

佐渡蛙的交配实验,需要从卵培育数百只青蛙,经过10几年持续观察好几代。据说特别难办的是蛙食。三浦副教授说,“养蛙场使用的蛙食是特别饲养的蟋蟀,但是随着青蛙的成长,必须随时提供大小适合青蛙吃的蟋蟀”。

在整个世界上只有广岛大学“理学学科附属两栖类生物研究设施”这么一个单位才有能这么大规模并长期进行野生蛙交配实验的技术和设备,真的是唯一的。

必须保护“佐渡蛙”!

佐渡蛙的学名是“Rugosasusurra”。这是拉丁语,意思是“细声细气的青蛙”。因佐渡蛙与鸣叫声嘹亮的其他青蛙不同,个比较小,鸣叫声细声细气而得名。也有一种说法是“因为鸣叫声很小而一直没被发现”。三浦副教授说,“与看上去很漂亮的青蛙等相比,佐渡蛙和粗皮蛙因为不起眼,所以没有引起人们的注意,这也是发现这么晚的原因”。这种不起眼的佐渡蛙所面临的问题与其他青蛙一样。

要让青蛙栖息就需要陆地和水。但是因整个日本到处都在开发,结果使得青蛙的生存环境大为恶化,青蛙的数量急剧减少。佐渡蛙作为新物种刚认定,所以栖息数量等的调查还未开展,但是栖息地仅限于不断进行开发的佐渡岛中心地区,所以有可能与其他青蛙一样,数量很少。

不过,佐渡蛙与其它青蛙相比,有一点比较有利,那就是佐渡岛作为白鹭鸟的栖息地,水田环境保护得比较好,这些水田成了佐渡蛙的栖息地。当然白鹭鸟会捕食佐渡蛙,但是其结果保护了佐渡蛙的栖息地。

三浦副教授说,“命名为『佐渡蛙』,这不仅仅是因为『栖息在佐渡岛的青蛙』,还有一个意思就是『希望佐渡岛的人们关心岛上唯一的脊椎动物的固有物种佐渡蛙,今后还要继续保护环境』”。

关于“佐渡蛙”研究的将来

佐渡岛的脊椎动物与本州的几乎没有什么不同,这次发现的佐渡蛙是现在唯一的固有物种。那么为什么没有其他固有物种呢?

三浦副教授推测道,“佐渡岛是大约20~80万年前从本州分离,从那以后,因地壳变动等原因,岛的大部分有好几次被海水淹没。由于土蛙既可以在平地,也可以在高地栖息,所以只要逃到高地就能生存下来。另外,土蛙是我国的青蛙中唯一的以蝌蚪的状态也能越冬的物种。大概因为是蝌蚪,所以它能在其他动物死绝的环境下也能生存下来的原因吧”。

可以认为这样生存下来的土蛙在漫长的年月里进化成了佐渡蛙。三浦副教授还期待“通过对佐渡蛙的研究,不仅佐渡岛,也许还能有日本列岛地质学史上的新发现”。

由于是刚确认新物种,对佐渡蛙本身,“腹部的颜色,为什么由土蛙的浅黑色变成了黄色了呢?”,“栖息了多少佐渡蛙?”,“遗传型性别决定机制是ZZ/ZW型,还是XX/XY型?”等等,还有许多未解之迷。

三浦副教授说,“对佐渡蛙还有太多的东西没搞清楚。我想进行详细调查,解开谜团”,渴望今后进一步研究。

三浦副教授说,“我想解开『佐渡蛙』之谜”

 后序

佐渡岛发现了新物种佐渡蛙。但是对佐渡蛙腹部黄色的原因,栖息数量等,还有许多问题没搞清楚。这种4~5毫米的小小的青蛙,不仅佐渡岛,也许还蕴藏着日本列岛的变迁。不过正如三浦副教授所强调的那样,青蛙因容易受环境的影响,因此在整个日本不断开发的环境下,数量越来越少。在佐渡岛,由于要保护白鹭鸟,所以岛内保留了许多水田,这就为佐渡蛙提供了栖息的场所。但是,实际情况也许和其他青蛙一样。通过这次发现,希望不仅佐渡岛,还希望包括日本全国的人们对保护青蛙和它们的栖息环境感兴趣。


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