蝴蝶入侵如何最大程度地降低遗传多样性

几年前，这种被称为南方小白蝶的蝴蝶几乎在阿尔卑斯山以北地区都找不到。当时，欧洲范围内的入侵大大增加了这种昆虫的分布范围，但与此同时，该物种的遗传多样性却迅速下降。

动物学家丹尼尔·伯纳花了一段时间才注意到，一种不属于他所在地区的蝴蝶物种已经在他的花园里定居。然后，突然间，他到处都能看到它：马氏小白蝶(Pierismannii)——也被称为南方小白蝶——它的翼展约为4厘米，白色的翅膀上点缀着大黑点。

事实上，直到几年前，这种主要栖息于地中海的蝴蝶还只在瑞士、瓦莱州和提契诺州存在少数局部种群。但在2005年左右的某个时候，这种蝴蝶开始了向北和向东的迁徙——现在人们已经在北海和捷克共和国发现了这种蝴蝶。

与博物馆标本的比较

然而，随着其扩张，遗传多样性随之严重丧失。

巴塞尔大学的丹尼尔·伯纳博士说：“我们发现，随着小白蝶的入侵，南部小白蝶使当地同类种群标准化。”伯纳与格赖夫斯瓦尔德大学和德国森肯贝格昆虫研究所的研究人员一起在《当代生物学》上发表了一项研究，研究了这种蝴蝶的扩张如何影响其自身物种的多样性。

研究人员将新捕获的蝴蝶的基因组成与博物馆中年代久远的标本(即在入侵开始前捕获并保存的标本)进行了比较。通过这种方式，他们证明了所研究的当地种群的基因组成发生了很大变化。事实上，很大一部分原始基因组成现在已经被不断扩张的种群的基因组成所取代。

“如果我们没有与博物馆的标本进行比较，我们就不会发现这种基因变化，”伯纳说。

为了进行分析，研究人员能够对伯尔尼自然历史博物馆收藏的蝴蝶进行测序，从而从基因上描述这些昆虫的特征。他们非常幸运，数十年来，鳞翅目昆虫学家(蝴蝶研究员)海纳·齐格勒收集了大量南方小白蝶的标本，他们可以将这些标本用于他们的研究。

得益于博物馆标本，研究人员能够比较南方小白鲨在不同时期的基因变化(图片：丹尼尔·伯纳/巴塞尔大学)。图片来源：丹尼尔·伯纳

花园里最喜爱的植物

城市化正在帮助蝴蝶快速传播。事实上，南方小白蝶并不喜欢长途飞行。相反，它的生命周期约为三周，在出生地附近的一个适当半径范围内飞舞，毛虫的食物植物也在这里茁壮成长——即芝麻菜，尤其是香雪球。

后者在定居地区的花园中分布得尤其广泛。因此，建筑环境的不断扩大为南方小白蝶提供了广泛传播的机会。

而且，南方小白蚁每年繁殖五六代，而不是一代。

“因此，该物种可以在新定居的地区迅速积累大量种群，有利于大范围的新土地定居，”伯纳解释道。他说，这种蝴蝶很有可能会进一步扩张——前提是其食物植物可用。“无论如何，英国的蝴蝶研究人员正在等待发现第一只蝴蝶。”

扩张和基因混合——是失去还是得到?

从保护的角度来看，南方小白蝶的扩张是一把双刃剑。由于该物种在新定居地区主要使用人类设计的栖息地，因此预计不会与当地蝴蝶竞争。此外，扩张意味着这种蝴蝶物种现在总体上数量更多，这往往会降低其灭绝的风险。

然而，这些积极因素被数千年来积累的遗传多样性的消失所抵消：“尽管一些地方种群的灭绝是生物的命运，但南部小白鲨面临的特殊情况是，原生种群多样性的丧失伴随着建筑环境的扩张——因此是人类造成的，”伯纳说。

到目前为止，研究人员还不知道为何南部小白鲨开始大规模扩张，也不知道这个过程究竟从哪里开始。

“据推测，蝴蝶方面并没有发生任何根本性的新变化。到目前为止，我们还没有发现蝴蝶种群扩张过程中出现重大基因变化的迹象，而且气候变化似乎并未在这一情况中发挥关键作用，”伯纳说。

研究人员希望继续研究这些问题，但他们已经对起点产生了怀疑：入侵可能始于法国东部。

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