对兽医阿什莉·里夫斯(Ashley Reeves)来说,今年八月中旬是格外艰难的一周。为了拯救一群小型野生猫科动物——豹猫,她试图为三家动物园的豹猫人工授精。但是结果并不如人意:一只雌性未能排卵,另一只的卵子出现了并发症,第三只的精子在运往动物园的过程中失去了大部分活力。所有这些情况都让豹猫怀孕的可能性大大降低。尽管里夫斯最终还是完成了手术,但她要等到下个月才能确定手术是否有效。
她说:“我们正在努力做的事情非常复杂。”
这是一项雄心勃勃的计划的一部分,该计划旨在利用美国得克萨斯州南部野生豹猫的精子,为在动物园出生和长大的雌性豹猫进行人工授精——这是建立这种濒危猫科动物新种群的第一步。如果成功,这将是第一项用野生豹猫精子为圈养豹猫人工授精,并在野外重新繁殖该物种的工作。
现在,拉丁美洲的野生豹猫主要分布在墨西哥和其他国家的部分地区。
它们曾漫步得克萨斯州和邻近各州,然而今天美国的豹猫只剩下了两个小而孤立的种群。其中最大的种群约有60只,分布在得克萨斯州东南部的私人牧场上。在拉古纳阿塔斯科萨国家野生动物保护区(Laguna Atascosa National Wildlife Refuge),另一个较小的种群分布在墨西哥湾附近——这里距离另一个种群只有30千米,但致命的公路将它们分成了两片破碎的栖息地。
得克萨斯州的豹猫喜欢荆棘灌丛,这是一种由带刺植物组成的浓密灌木丛。由于荆棘灌丛对人类毫无用处,其中的大部分已经被农田、城市和边境墙替代。事实上,这些人造景观已经占据了得克萨斯州南部的大部分地区。然而,成立于2007年的非营利组织东部基金会(East Foundation,旨在证明牧场和野生动物可以共存)在豹猫的主要活动地区拥有21.7万亩的牧场,其中很大一部分仍然保有荆棘灌丛。
在较大的美国豹猫种群中,有一部分在基金会的野生动物保护区以北处活动。生物学家已经确定了该组织的另一块土地,他们认为那里可以支持第三个豹猫种群生存。这里更靠近内陆,这将降低飓风对仅存的几只野生豹猫的潜在伤害风险,并且包围这里的公路也更安全。
但首先,这里需要更多的豹猫,也需要更多的基因多样性,来解决在仅存的少数野生豹猫中发现的近亲繁殖问题。这就是动物园的用武之地。
几十年来,美国各地的动物园一直在繁殖包括豹猫在内的濒危物种。他们使用了多种技术,包括精细配对并使动物自然繁殖,以及应用辅助繁殖技术,如人工授精和体外受精,以最大限度地提高圈养种群的遗传多样性。因此,如今圈养豹猫携带的基因反映了它们在拉丁美洲祖先的多样性。然而,动物园仍无法让野生豹猫和圈养豹猫成功繁殖。
保护生物学家通常喜欢保留野生物种每个谱系的独特基因构成,但威廉·斯旺森(William Swanson,在美国辛辛那提动物和植物园领导动物保护的研究)等科学家认为,得克萨斯州的豹猫将受益于圈养豹猫提供的新基因。斯旺森协助里夫斯完成了人工授精的手术,他表示:“有限的基因多样性和种群数量稀缺是导致物种灭绝的原因。”
美国杜克大学的保护生态学教授斯图尔特·皮姆(Stuart Pimm,未参与这项工作)对此表示赞同。他分析了1995年将八只雌性得克萨斯的美洲狮引入佛罗里达州美洲狮栖息地的好处。他指出,尽管频繁的近亲繁殖已经削弱了濒临灭绝的美洲狮的繁殖能力,然而当时许多科学家依然反对将非佛罗里达美洲狮(美洲狮的一个亚种)的基因引入种群。随后的一项分析显示,接下来几代佛罗里达美洲狮的数量都增加了。
皮姆问道:“我在乎他们带来的不是得克萨斯州的豹猫吗?当然不。即使这里的豹猫种群会混入外来的基因,我也觉得是件好事——得克萨斯州拥有豹猫物种,比仅仅拥有得克萨斯州豹猫的基因更重要。”
然而,人工授精非常棘手。美国史密森尼保护生物学研究所的高级管理员保罗·马里纳(Paul Marinari)认为,仅仅依靠这项技术是有风险的。
马里纳的团队在很大程度上依赖自然繁殖建立了濒危物种黑足鼬(Mustela nigripes)的圈养种群,并将其重新引入北美平原。黑足鼬是鼬科的一员,在20世纪80年代减少到18只。他的团队了解了研究所中每一个个体的基因组,并精心配对了雄性和雌性,尽量通过黑足鼬的自然繁殖来增强基因多样性。基本只有在无法成功交配时,研究所才会使用人工授精的手段。
马里纳说:“当试图拯救濒危物种时,你需要一切可能的工具:克隆、人工授精和自然繁殖。”数千只圈养条件下出生的黑足鼬被放归野外。他说,其中一些可能是人工授精的结果,另一些则是人工授精繁育出的黑足鼬的后代。但马里纳通常会继续圈养人工授精繁育的动物,以备再次繁殖。这有助于确保有价值的基因首先在更广泛的种群中建立,而不是在北美大草原上早早消失。
然而在使用了所有辅助繁殖技术后,仍然没有人可以创造出完整的黑足鼬种群。
马里纳说,这项关于豹猫的努力是一种新颖的方法。他补充道:“辅助繁殖的成功率低于自然繁殖,这就是为什么大多数项目都同时使用自然繁殖和辅助繁殖。”
在2021年和2022年,里夫斯和斯旺森用德克萨斯州野生动物的精子为九只圈养豹猫进行了人工受精,但没有成功受孕。他们计划在今年晚些时候再尝试三只个体。但是从野外采集野生雄性的精液后,必须冷冻精子,而这会降低精子的活力。同时,野生豹猫的近亲繁殖进一步降低了精子活力。不过,过去斯旺森曾使用冷冻的非野生精子成功为三只动物园豹猫进行了人工受精,并成功产下小猫。
斯旺森坚持说:“我知道,如果我们进行足够多次的人工授精,我们就能成功。困难的部分是让这些豹猫再次‘野生化’。它们从未在野生生活,它们的母亲也是一样……没有人对动物园种群中的任何猫科种群进行过这种野化。”
皮姆对此表示赞同,并担心对豹猫所做的努力会因为这一挑战而失败。他说:“这是其中最困难的环节之一,将圈养动物放归野外非常非常困难……这就是野生动物需要妈妈的原因,尤其是猫,妈妈会教会孩子如何在野外生存。”
对于史密森尼保护生物学研究所及其在黑足鼬野化的合作伙伴而言,他们会将动物先放在围栏中,确保它们有活的猎物可以捕食,然后将它们与草原犬鼠(它们的主要猎物)一起放在围栏中生活30天。马里纳说:“通过这一系列考验的黑足鼬才能进入野外——它们不能睡在地上或和草原犬鼠和平共处。”研究表明,这种预处理有助于提高黑足鼬的存活率。
目前尚不清楚类似的技术是否适用于豹猫。猫科中最接近的案例是伊比利亚猞猁。生物学家在两个小的残余种群中启动了一项圈养繁殖计划,将21世纪初捕获的野生“奠基者”的后代重新引入葡萄牙和西班牙。
如果里夫斯今年8月的受精成功了,她应该在接下来的50天内知道,因为一两周后就会繁育出小猫。然后,在两到三年内,这些小猫将与得克萨斯的野生豹猫一起繁殖,以加强它们的得克萨斯血统,并继续繁殖小猫,这些豹猫后代最终将被放归野外。
如果人工授精或野化失败怎么办?对此,里夫斯说:“我们将不得不走另一条路。我们不会放弃。我们只需要做一些不同的事情。”