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两栖动物也会哺乳?!

已有 2726 次阅读 2024-3-8 10:57 |系统分类:海外观察

两栖幼崽找到母乳

本来哺乳是哺乳动物的特征,现在发现两栖动物也具有这样的能力,鱼类会不会也具有类似的特征?这也许是哺乳的进化现象。

文章讨论了两栖动物在繁殖生物学上所进行的多样化和有时古怪的“自然实验”。大部分两栖类成员,包括青蛙、蝾螈和蚓螈,保留了某些祖先特征,如求偶、体外受精、产卵(卵生)、幼体孵化、在水中变态以及陆生。然而,许多青蛙、蝾螈,尤其是蚓螈发展出了独特而复杂的卵子保护和营养方式。例如,在雌性背部的囊袋或凹坑中孵化胚胎、在胃中、输卵管中或雄性的声囊中孵化,以及食用母亲皮肤等。

Caecilians属于Gymnophiona目,与青蛙和蝾螈相比研究较少,尽管对这些神秘两栖动物的兴趣正在迅速增长,实地工作、观察和研究其生物学的多个维度也在增加。基础的两栖类群共享大多数原始生殖特征,但所有蚓螈都进行内部受精,这促成了有趣的自然实验。例如,一种青蛙和一种蝾螈会在输卵管中保留受精卵,并在生出完全变态的幼体前提供分泌的营养,但在几种不同家族的蚓螈中都有发现。为什么这种母体供应方式只在8500种青蛙和蝾螈中的2种出现,但在222种蚓螈中的20多种中出现,仍然不清楚。

以输卵管“乳汁”形式提供营养的机制在两栖动物中独立进化了几次。长期以来,人们认为胚胎在输卵管中孵化并消耗乳汁,直到它们在数月甚至数年的妊娠期后完全变态出生。采用这种方法的青蛙物种有9个月的妊娠期,这与环境季节性强烈相关。同时,产生输卵管乳汁的蝾螈具有灵活的妊娠期,根据环境因素可在2至5年之间变化。蚓螈物种的妊娠期也是灵活的,根据环境变化。

已知有多种卵生的蚓螈物种表现出皮肤食性,即雌性在陆地上产下受精卵,并陪伴她的卵团直到它们孵化并吃掉她增生的富含脂质的皮肤。S. annulatus广泛分布在巴西,是这些物种之一。然而,正如Mailho-Fontana等人现在发现的,S. annulatus在两栖动物中是独一无二的,它是已知的第一个卵生母亲也提供输卵管“乳汁”的物种,这种乳汁推测就像在胎生(viviparous)物种中产生的一样。作者提供了大量证据表明,幼体会聚集在母亲的泄殖腔(排出肠道和泌尿生殖输出物的出口)接受乳汁,通过身体接触和发出声音,它们刺激母亲释放乳汁,这种乳汁富含脂质和碳水化合物,类似于哺乳动物的乳汁。通过结合视频和音频记录以及可测量的物理特性、生化和组织学分析,作者为这一新发现的行为提供了令人信服的支持。他们推测这是一种父母与后代沟通以请求喂食的方式,这是其他任何两栖动物所不知道的机制,并且是在理解父母照顾模式的进化方面的重要进展。

Mailho-Fontana等人的研究为蚓螈乃至整个两栖动物生物学开辟了新的研究领域。它还提供了一种扩展的方法来研究繁殖模式的衍生进化,并更好地理解进化生物学的关键方面。然而,故事的几个部分仍然缺失。例如,支持S. annulatus皮肤食性和乳汁产生的遗传和内分泌因素,或者影响这种挖掘(穴居)两栖动物乳汁产生的相关生态参数,人们了解得很少。同样,母亲与幼体交流和释放乳汁的神经生物学基础,以及如配偶识别等行为,也值得研究。此外,推动生理、生化、生态和行为变化的进化力量,导致了这种父母照顾的创新,这些仍有待阐明。

 

巴西蚓螈Siphonops annulatus的幼体寻求母亲的“乳汁”是父母照顾中的一项不寻常创新。

乍一看,Mailho-Fontana等人的研究及类似研究可能仅仅被视为对奇怪现象的描述。然而,它们在更广泛的背景和相关性方面有着多种方式。例如,它们证明了采取综合方法的价值,汇集多样的专业知识和主题知识来调查一个有趣的生物问题或观察,这无疑具有多个维度和复杂性深度。此外,对像S. annulatus这样的看似不凡物种所进行的自然实验的研究提供了进化生物学的“原材料”。它们有助于拓宽和改善对进化范围和作用的理解。结合在生物学层次结构各个层面的探究,无论是分子、细胞、有机体还是生态系统规模,在一个坚实的系统发育假设框架内的研究,可以提供新的有力的方式来研究进化生物学,并产生跨越生命王国的洞察。例如,目前尚不知道“两栖动物乳汁”是如何、为什么、何时或何地出现的,或者哪些进化力量影响了蚓螈的生物化学、形态学、内分泌学或行为,使这种适应成为可能。此外,乳汁的组成为何如此类似于哺乳动物物种仍然不清楚。然而,回答这些问题将提供新的方式来考虑什么进化限制适用于父母照顾机制,以及新的创新如何在生命树上发展。

 

强调探索像蚓螈这样的生物的生物学多个方面的研究心态,将使我们更好地理解进化的模式和过程以及维持谱系的适应能力,这些适应能力赋予它们灵活性和韧性,并影响潜在的灭绝。自然实验的观察揭示了可能发生的事情,但很少如何发生。使用Mailho-Fontana等人采用的综合方法来研究这类现象将对理解进化及其对地球生物多样性生存的影响越来越重要。



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