蝴蝶基因多樣性研究 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

蝴蝶基因多樣性研究

—從綺灰蝶、紋白蝶、原生種與外來種談起

2007年09月24日
作者:徐堉峰(國立台灣師範大學生命科學系副教授)、吳立偉

白粉蝶來自何處?

白粉蝶來自何處?(攝影:吳立偉)1960年代,白粉蝶(Pireiscrucivora)的數量突然大增,白粉蝶幼蟲不但危害了各種十字花科的青菜,造成農業的衝擊,也在爭奪棲地的過程中,把一般認為是台灣原有的緣點白粉蝶(Pireis canidia,即台灣紋白蝶)驅離了菜園,避居山野。

當時台灣的蝴蝶專家認為是日本進口的高麗菜帶進了蟲卵和幼蟲,在環境適宜、天敵未現的情況下,白粉蝶遂大舉繁殖。農民只能利用農藥除蟲。

自然界生物間的消長盛衰需要維持平衡,若有適當的天敵控制菜蟲,便不致於過度繁殖。使用農藥滅蟲其實也殺盡了包括菜蟲天敵在內的其他生物,是另一種形式的嚴重破壞平衡。

找尋天敵最根本的方法是找出這個物種的原棲地,這種找出「來自何處」的方法稱為親緣地理學。近年來親緣地理學的研究方法已應用到了分子層級,即採用少許材料、萃取DNA,進行一連串的實驗,找出變異點上可供判斷的分子標幟,再進行樣品比對和數據分析,就會得到一組親緣關係樹,物種間、族群間、甚至個體間親緣關係的疏密,就能顯示在分枝清晰的關係樹上。

經過三十多年的摸索,透過遺傳多樣性研究,對白粉蝶和緣點白粉蝶的親緣與地理關係就有了一些認識:

第一、白粉蝶這種極為成功的蔬菜害蟲其實可能來自許多不同地區,而侵入台灣的次數可能也不只一次。

第二、如果我們打算找尋白粉蝶的天敵以充當防治工具,既然台灣的白粉蝶可能並非來自日本,那麼牠究竟源自何方?搜尋的地理範圍不能只限於日本地區。

第三、像這樣演進快速的物種,是不是已經適應了台灣的生態系統?

綺灰蝶源自何方?

1980年代,幼蟲以蘇鐵嫩葉為食的蘇鐵綺灰蝶(Chilades pandava peripatria)大量繁殖,戕害了蘇鐵與台東蘇鐵的生存。這種小蝴蝶原本是縹緲神秘珍稀難見。然而在1980年代晚期突然族群量暴增,一躍成為台灣各地為害蘇鐵最嚴重的害蟲之一。

在比對了台灣地區及東南亞其他地區標本的粒線體DNA序列之後發現,這並非外來種,台灣產的蘇鐵綺灰蝶有許多獨特的基因型,這說明了台灣的蘇鐵綺灰蝶是原生種類。而牠會從與世無爭的稀少種搖身一變成為害蟲,其實是人們無知地大量栽植外來種蘇鐵所種下的惡果。

台東蘇鐵是台灣地區的特有種,僅分布於台東、每年也只在春季開一次新芽。蘇鐵綺灰蝶的生活史卻沒有配合這樣的物候,牠們從卵長成為蝴蝶要不了一個月。許多熱帶性蝶類也都有類似的策略,因此在春季過後,除了依賴台東蘇鐵偶然長出的少量不定芽維生,蘇鐵綺灰蝶就再也找不到幼蟲生長發育所需的新芽了,只能苦等下一回新綠的到來。在這種情形下,別說族群擴張,在秋冬季裡,即使是台東蘇鐵原生的台東峽谷裡,蘇鐵綺灰蝶也只能苟延殘喘。

然而,1980年代晚期,園藝界突然吹起蘇鐵風,不只是公園、學校、一般住家種起大量蘇鐵,連都會區都開始以蘇鐵作為行道樹。可是這些遍布全台的蘇鐵植株多半是開芽次數多、期間長的外來種蘇鐵,為蘇鐵綺灰蝶提供了四季無缺的大量食物,也才引起了蘇鐵綺灰蝶的族群暴增。

美麗的鳳蝶保育指標

研究過寬尾鳳蝶的粒線體DNA後,發現台灣的寬尾鳳蝶(Agehana maraho)與大陸的寬尾鳳蝶(Agehana elwesi)在遺傳上已有分化,因此可能可以視為特有種。有趣的是,棲息在華西的寬尾鳳蝶和其他地區沒有白斑的個體在粒線體DNA序列上並無不同,可以知道牠和台灣的寬尾鳳蝶關係並不近。除此之外,分析結果還發現,亞洲特有的寬尾鳳蝶類蝴蝶最可能的姐妹種竟是一種棲息在北美州的鳳蝶,說明牠們可能是發源於分布在全北區之祖先種的苗裔,擁有著漫長的歷史。

遺傳多樣性研究的重要性

除了以上提及的三項實例之外,其他還有不少相關研究也已在進行中,包括另一種保育類蝴蝶黃裳鳳蝶及其他具有奇特生物特性的生物。相信在不久的將來,遺傳多樣性資料必將可協助我們瞭解蝴蝶保育的重點,以及遺傳多樣性特別高的熱點(hot spot)地區,為國內的蝴蝶保育工作提供堅實的基礎。

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