温度依赖性适应策略驱动热带淡水螺Melanoides tuberculata的入侵性演化

为探究全球变暖背景下入侵物种的竞争优势机制，研究人员以热带淡水螺Melanoides tuberculata为模型，通过20°C/26°C/32°C温度梯度实验，揭示其通过调节免疫投资策略（降低组成型免疫而增强诱导型免疫）和缩短世代时间适应高温环境，为预测生物入侵动态提供生理学依据。

　　

在全球气候变化与生物入侵交织的生态危机背景下，热带淡水生态系统正面临前所未有的挑战。其中，源自东南亚的淡水螺Melanoides tuberculata（瘤拟黑螺）自20世纪70年代以来已成功入侵非洲和美洲的淡水系统，其通过调节生活史特征和免疫策略适应新环境的能力令人瞩目。这种雌性单性生殖的螺类能在沙质底质中形成超高密度种群（达5140只/m²），对本地底栖动物群落造成显著竞争压力。然而，温度如何塑造其入侵潜力，特别是通过影响关键生活史特征（如繁殖力、生长率）和免疫防御策略的机制仍不明确。

为解答这一科学问题，由法国国家科学研究中心（CNRS）领衔的国际团队在《NeoBiota》发表研究，以非洲马拉维湖入侵的LMI形态（属于Malawi-Congo分支）为实验对象，设计20°C（LT）、26°C（MT）、32°C（HT）三组温度处理，通过为期9个月的实验室控制实验，系统监测成体和幼体的生活史特征，并创新性地量化了组成型（预防性）和感染诱导型免疫反应。研究采用标准化细菌抑制实验（以Bacillus cereus为病原体），通过测量细菌生长速率反推免疫投资强度；同时运用图像分析（ImageJ）和混合效应模型（glmm）进行数据统计，确保结果可靠性。

生活史特征的温度响应
研究发现温度显著影响生长动态但非直接改变繁殖力：高温（HT）下成体生长速率比低温（LT）快2倍，幼体快4倍，导致世代时间从LT的9-10个月缩短至HT的5个月。幼体出生尺寸呈现温度依赖性差异（LT: 2.17±0.60 mm vs HT: 2.64±0.71 mm），但高温导致幼体死亡率显著升高（HT比LT高35.93%）。值得注意的是，所有处理组在实验初期均出现幼体集中释放现象，暗示环境扰动可能触发"群体效应"。

免疫策略的温度适应性转换
免疫实验结果尤为关键：在LT/MT条件下，个体主要依赖高成本的组成型免疫（细菌生长抑制率~15%），而HT个体则转向高效的感染诱导型免疫（抑制率高达73%）。这种"免疫代谢开关"符合EICA修正假说，即入侵物种通过优化能量分配（减少基础免疫、增强靶向防御）将资源转向生长繁殖。研究还发现HT组个体间免疫反应变异度显著增大，提示可能存在群体水平的风险分摊策略（bet-hedging）。

生态与进化意义
该研究首次揭示温度通过双重机制塑造入侵潜力：生理层面加速代谢循环缩短世代时间，免疫层面触发Warburg效应（从氧化磷酸化转向糖酵解）实现免疫防御策略的动态优化。这种温度依赖的"生活史-免疫"协同进化模式，解释了M. tuberculata在热带水域的竞争优势，也为预测其在全球变暖背景下的扩散轨迹提供了理论框架。研究者特别指出，这种可塑性策略可能普遍存在于入侵物种中，但当前政策评估体系尚未充分考虑物种特异性适应维度。

该成果不仅为非洲大湖区的生物多样性保护提供科学依据，其建立的量化免疫投资方法（如B. cereus抑制实验）更为无脊椎动物生态免疫学研究开辟了新路径。未来研究需结合野外监测验证实验室结论，并探索其他环境因子（如溶解氧、盐度）与温度的交互效应。正如作者强调的，在多重人为压力叠加的当代，理解生物入侵的生理机制对实现"2020后全球生物多样性框架"目标具有紧迫意义。