大蟾蜍的生存之道:小时候对待同类更＂毒＂

原文以Toad tadpoles turn homegrown poisons on each other为标题

发布在2017年9月29日的《自然》新闻上

原文作者：Christie Wilcox

一项新研究发现，许多蝌蚪用强效毒液抵御天敌——但是这些毒素似乎也被用来帮助它们赢得同类之间的争斗。

根据9月23日发表于《功能生态学》（Functional Ecology）的一篇研究，在拥挤环境下生长起来的大蟾蜍（Bufo bufo）的蝌蚪具有更强的毒性，这可能增加它们的竞争力。

这些大蟾蜍的蝌蚪能产生一种强力毒素，影响心脏功能。

Bert Willaert/NPL

已知许多有毒的植物物种通过调节它们的防御机制，来对抗不同的威胁，但是动物是否也具有相似的毒性调节能力，并不明确。虽然已知捕食压力能激发蝌蚪的防御，但是上述新发现第一次明确证明，脊椎动物会因为竞争压力而合成毒素。

自身带有毒性使物种无法成为捕食者的食物，但是制造强效毒素具有一定代谢成本。因此，这份投资最好能得到回报。“如果这些动物也将对抗天敌的毒素用作对付竞争对手的，这样一石二鸟的做法对其相当有利，”研究的第一作者、匈牙利科学院的一名生态学家Veronika Bókony说。

大蟾蜍含有蟾蜍二烯羟酸内酯，这种强毒素会加速和扰乱心跳节奏，对对方造成伤害。田间试验发现大蟾蜍的毒性具有地域差异，竞争越激烈的地方蟾蜍毒性越强。但是科学家并不清楚出现这种情况的原因是否是因为不同的水塘里的蟾蜍群在基因上相互隔离，也不清楚它们是否反映了由环境因子诱导的防御模式。

Bókony和同事将这个问题带到实验室，在人造水塘中培养蟾蜍，每个水塘中的个体数量不同——数量即代表竞争强度。水塘的物种组成也不同，有的是大蟾蜍，有的是捷蛙（Rana dalmatina），还有的是两者混合。捷蛙孵化得比大蟾蜍早，且体形更大，所以被认为代表着更激烈的竞争。由于青蛙是无毒性的，所以研究人员想要了解蟾蜍的毒素是否会特别针对这些较难对付的竞争对手（所谓“异种克生”的现象）。

毒性关系

蟾蜍生长环境里的竞争对手越多——无论物种——它们的体形越小、毒性越强，这与田间试验的结果一致。但让人惊讶的是，蟾蜍蝌蚪对同类的防御手段更激烈，相比于对青蛙，它们面对同类会产生更多毒素。与此同时，青蛙却并没有被同住一个水塘的毒性“室友”影响。

加拿大特伦特大学的生态学家Thomas Hossie称这项研究“设计完善”。他说，蝌蚪其他性状的可塑性，包括形态和行为，都被详细记录下来，而大多数研究只调查对捕食风险的反应。“这篇论文再次证明了两栖动物幼体的性状可塑性有多强。”

加州大学洛杉矶分校的生态学家Gary Bucciarelli也赞扬了该研究：“我认为研究人员呈现了一份极为扎实的研究，它考察了两栖动物防御的演化和生态作用。”他自己的研究表明，蝾螈在压力条件下，毒性会增强。他补充表示，这样的发现“真正开始细究动物防御差异由捕食这一单一因素驱动的观点”。

有机体的种群密度能改变有机体毒性的现象也存在于昆虫中，Hossie说：“这个实验表明它可能比我们预期的更普遍。”

Bókony和同事还未结束对蟾蜍的研究，青蛙这一竞争对手未受到伤害的意外发现“让他们不得不探究（蟾蜍）防御的到底是什么”。同类残杀当然是一种可能性，许多物种的蝌蚪在环境恶劣下会吃掉同类。

但是，Bókony想知道毒素是否可能发挥着完全不同的作用。她假设它们可能“提供一种免疫防御，保护它们不从（其他蝌蚪）身上获得传染病，尤其是当生存环境拥挤的时候”。她和同事希望接下来能探索这种可能性。ⓝ

Nature|doi:10.1038/nature.2017.22734

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