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原来鸭嘴兽是杂交“怪物”?
时间:2021-09-11 11:18 点击:190 次

自然界有许多奇奇怪怪的生物,鸭嘴兽就是其中最奇怪的一类。当人们第一次见到那个长着鸭子嘴、海狸尾、水獭足的动物标本时,他们还以为这是把鸭子的嘴巴缝进了河狸皮里伪造出的一种新生物。后来,人们看到了活着的鸭嘴兽,才相信它是自然界真实存在的。人们将这种看上去既像爬行动物又像哺乳动物,还像鸟类的动物划入了哺乳动物类,但实际上,鸭嘴兽也许更应该被视作以上三类动物的杂交体。

像人又像鸟的性染色体

鸭嘴兽不仅外表很奇特,随着研究的深入,人们发现了鸭嘴兽身上更多奇怪之处,比如它的性别决定方式。

我们知道,包括人在内的大部分哺乳动物的性别是由X和Y染色体决定的:带有2个X染色体的便是雌性,带有1个X和1个Y染色体的便是雄性。如果鸭嘴兽确实是哺乳动物,它也应该符合这一规律,但事实却略有出入。

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鸭嘴兽有26对染色体,但它的常染色体和性染色体形态上很相似,科学家一直很难从中找出性染色体。后来,在高倍显微镜的帮助下,科学家才观察到,原来鸭嘴兽总共有5对彼此独立的染色体。在体细胞分裂成生殖细胞时,5条X染色体和5条Y染色体会分别连成一线,重组成两条独立的X染色体和Y染色体各自进入生殖细胞中,生殖细胞两两结合成胚胎后又断裂成10条独立的性染色体。鸭嘴兽个体性别的决定方法与其他哺乳动物相似:带有10条X染色体的便是雌性,带有5条X染色体和5条Y染色体的便是雄性。

如果将5条性染色体看成一条完整的染色体的话,那么鸭嘴兽决定性别的方式似乎与哺乳动物很一致。但奇怪的是,鸭嘴兽的性染色体上的基因,与鸟类性染色体的基因的相似程度远高于哺乳动物,比如其中一个X染色体中的DMRT1基因是鸟类Z染色体上最常见的基因,另一些X染色体与绝大多数哺乳动物的X染色体没有序列相似性,反而部分跟鸟类的性染色体同源。从这个角度看,鸭嘴兽的性染色体到底应该称为X和Y还是鸟类的性染色体Z和W呢?

下蛋却又哺乳

鸭嘴兽的另一怪异之处在于,它既像鸟类和爬行动物一样下蛋,并靠自己的体温孵化,却又像哺乳动物一样分泌乳汁哺育幼崽。为什么它表现出这样矛盾的行为?

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鸭嘴兽孵卵

鸭嘴兽的基因解释了原因:它既有爬行类和鸟类成卵过程的必需基因,也有哺乳动物泌乳过程的基因。卵生动物未孵化出来前,它发育所需的营养全部来源于卵,其中卵黄是卵的重要组成部分,也是卵生动物胚胎的重要营养来源。对鸟类和爬行动物而言,与卵黄形成有关的基因至关重要,因此演化至今,与卵黄形成有关的三种基因在鸟类中几乎没有发生变化,但鸭嘴兽的基因组中只剩下其中一种基因,用于维持卵的形成,而这三种基因在不再产卵的哺乳动物体内完全消失了。

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鸭嘴兽的毒刺

只剩一种卵黄基因不要紧,因为鸭嘴兽幼崽的营养来源主要还是乳汁。在牛、羊、人类等哺乳动物的乳汁中,酪蛋白的含量相对比较高,因此科学家们将这种蛋白的存在作为乳汁的标志之一。科学家发现,酪蛋白在鸭嘴兽的乳汁中尤其丰富,而且在鸭嘴兽的基因组中也找到了与酪蛋白合成有关的基因,由此可见,鸭嘴兽确实已经能泌乳了。不过,鸭嘴兽并不像大部分哺乳动物那样演化出专门的哺乳器官,它的泌乳腺体隐藏在腹部两侧,小鸭嘴兽通过舔食腹部来取食乳汁。

其他古怪之处

鸭嘴兽还有许多爬行动物、鸟类和哺乳动物三类动物的混合特征。

鸭嘴兽不仅长着一张鸭子般的嘴,它也与鸟类一样,嘴里并没有牙齿。研究了鸭嘴兽的基因组后,科学家发现,大约在1.2亿年前鸭嘴兽就失去了牙齿,当时它丢失了四个负责牙齿发育的基因,包括控制牙釉质的形成和牙本质的生长的基因。这个时间与鸟类的牙齿退化时间很接近,不过,虽然同样是“无齿之徒”,鸭嘴兽的鸭嘴与鸟类的喙还是有很大区别。

鸭嘴兽的鸭子嘴非常柔软,可以弯曲,其中遍布神经,更多的是起到传递感觉的作用,不能像牙齿一样咬断食物,这一点与哺乳动物的嘴唇相似。为了弥补这个缺陷,鸭嘴兽会将沙砾和食物一起吞下,在水中来回吞吐,从而将食物磨碎再吞入腹中。鸟类的喙则是坚硬的角质,没有感觉功能,不同形状的鸟喙为了适应不同的食性而演化,能将食物绞断或捣碎再吞入。

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科学家推测,鸭嘴兽的性染色体最初是一个完整的环状结构,后来由于Y染色体退化,才断裂成十条。

鸭嘴兽还有一个哺乳动物少有、而爬行动物常见的特征,那就是分泌毒液。雄性鸭嘴兽的后脚上有一个刺突,与腺体相连,可分泌毒液。鸭嘴兽的毒液中,只有三种毒素是其特有的,其余的毒素在其他生物毒液中都有发现,其中就包括蛇和蜥蜴,它们用于生产毒素的基因是一致的。不过,与爬行动物将毒液用于捕食时麻翻猎物不相同,鸭嘴兽的毒液更多用在求偶活动中。雄性鸭嘴兽主要在春季的时候产生毒液,这恰好是鸭嘴兽繁殖的季节。科学家推测,鸭嘴兽会在争夺伴侣的时候分泌这种毒液,双方互刺,谁能率先将竞争对手麻翻,就能在激烈的战斗中获胜。这与众多哺乳动物的形式多样的求偶比赛有异曲同工之处。

看来,鸭嘴兽确实是站在爬行动物、鸟类和哺乳动物的演化之路的交叉口上,增之一分就成为更完全的哺乳动物,退之一分也可以回到爬行动物和鸟类的道路上去。鸭嘴兽的存在不仅让我们看到了哺乳动物最初的样子,更是展现出了演化的奇妙之处。


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