撰文 | 冬鸢
审校 | 二七
每个生命来到这个危机四伏的世界,似乎都是一场冒险,但很多动物在刚出生时显然并没有做好独自面对它的准备。不过还好,它们在生命初期会或多或少得到亲代的帮助。很多动物会出生在亲代精心选择和维护的安全巢穴中,父亲或母亲会外出捕食,然后回巢喂养它们。
而众所周知,对于包括人类在内的哺乳动物,母亲不一定需要用外界的食物来喂养自己的孩子,因为她们可以通过自己身体分泌的营养丰富的乳汁来喂养幼崽,这种行为也被称为“哺乳”(lactation)。
然而,哺乳行为貌似并不是现代分类学中的哺乳动物所独有的。比如,最近一项发表于《科学》(Science)的新研究就发现,一种两栖动物也具有哺乳行为。
广为人知的不为人知
提到两栖动物,可能大多数人会马上想到诸如青蛙和蟾蜍(属于无尾目Anura)、以及蝾螈(属于有尾目Urodela)一类的动物。但这次故事的主角属于一类较少人了解的两栖动物——蚓螈(属于蚓螈目Gymnophiona)。虽然同属两栖纲,但蚓螈目大概在3亿年前,就已经和青蛙所在的无尾目和蝾螈所在的有尾目在演化历史中分道扬镳了。
蚓螈的种类远少于其他两栖类,主要生活在一些热带地区,但它们大多数时候都藏在土里,很少到地面活动,很难被人发现,因此相关的研究也少之又少。生物学家马克·威尔金森(Mark Wilkinson)在发表于《当代生物学》(Current Biology)上的一篇文章中曾写道:“可能蚓螈最广为人知的便是它们的不为人知(caecilians are probably best known for being poorly known)。”
长期生活在地下导致它们的视觉系统极为简陋,只有一双连色觉都无法分辨的小眼睛。它们身体细长、没有腿,整体比较像蛇或蠕虫。这一点从名字中也能看出来,中文名“蚓螈”说明它们长得像蚯蚓,而蚓螈目的拉丁名Gymnophiona大致意思则是“没有鳞片的蛇”。(请根据以上描述自行决定要不要避开本文的视频。另外,其实许多蚓螈是具有鳞片的,只是鳞片都嵌在皮肤褶皱里,从外表上看像是没有鳞片的样子罢了)。
蚓螈的哺乳行为
研究者在南美洲研究蚓螈的繁殖策略时惊讶地发现,环纹蚓螈(Siphonops annulatus)母亲会从身体末端分泌一种液体,而她的孩子貌似在以这种液体为食。在实验室中的进一步观察确认,这些小环纹蚓螈在和妈妈一起生活时,肚子里总是充满了这种液体。
研究者将这种由环纹蚓螈母亲产生的分泌物称作“乳汁”(milk),它和哺乳动物的乳汁一样富含脂质和碳水化合物。通过解剖,研究者发现,抚育后代的环纹蚓螈母亲的输卵管会发生明显的形态变化,输卵管中肥大的上皮细胞会发展成可以分泌乳汁的腺体,其分泌的乳汁可以从身体末端排出。
研究者认为这种“乳汁”对环纹蚓螈幼崽的早期成长可能具有重要的营养价值,于是,他们在实验室里仔细观察了环纹蚓螈母亲和幼崽们的互动,并通过视频记录了下了整个过程:
当小环纹蚓螈从卵中孵化出来后,环纹蚓螈妈妈大多数时间内都保持着一种特别的姿势——蜷曲着身体,方便所有的幼崽在自己的背上活动。而幼崽最爱待的位置,自然是蚓螈妈妈会分泌乳汁的身体末端;而蚓螈妈妈也会不断地调整自己的身体,尽量让孩子能对准自己身体末端的开口。
对于哺乳动物来说,当幼崽吮吸妈妈的乳头时,妈妈的乳腺会受到刺激,开始分泌乳汁。而对于环纹蚓螈母亲来说,它们分泌乳汁极有可能也是受到了来自幼崽的刺激。研究者观察到,环纹蚓螈幼崽会主动用鼻子不断触碰甚至啃咬母亲身体末端的开口,同时还会发出一种高频率的叫声,而这样的行为会刺激母亲抬起尾部,露出开口,并开始分泌乳汁。
研究者还观察到,如果环纹蚓螈母亲开始分泌乳汁,但被幼崽忽视了,母亲就会立即停止乳汁的分泌。这说明,环纹蚓螈的哺乳行为属于母亲和幼崽的互动,而非母亲单方面分泌乳汁。
当幼崽很多时,它们对乳汁的竞争就变得尤为激烈。在摄入乳汁的过程中,有的幼崽甚至会直接把自己的嘴插入母亲身体末端的开口,试图阻止自己的兄弟姐妹吸取乳汁。但当幼崽吃饱喝足后,便不会那么活跃了,它们会将身体移开母亲尾部的区域,肚子向上,作出一副“肥宅瘫”的姿态。这个时候,它们也不会再阻止自己的兄弟姐妹和自己抢夺乳汁了。
环纹蚓螈母亲在照看和喂养幼崽的过程中,从来没有离开过幼崽去自己寻找食物,而是全心全意地照顾孩子。实验的最后,实验室中环纹蚓螈幼崽的在2个月内体重增加了约130%,而母亲的体重下降了约30%。
除了哺乳,还有胎生
会分泌乳汁喂养后代的环纹蚓螈,立即让研究者联想到了另一些神奇的蚓螈——胎生蚓螈。
尽管大多数两栖动物都是卵生的,但在有记录的222种蚓螈中,有超过20种是胎生的,它们的受精卵会在母亲的输卵管中发育,而输卵管会分泌一些营养物质来促进胎儿的发育,最终产下的个体即为完全变态的个体。
而环纹蚓螈乳汁的成分和在输卵管中的分泌方式,极其类似于这些胎生蚓螈输卵管分泌的营养物质。因此研究者猜测,两种行为之间或许存在着一些演化上的关联。
事实上,在其它种类的两栖动物中也独立演化出了胎生的方式,不过不如蚓螈这样常见,在有记载的约8500种有尾目和无尾目两栖动物中,仅发现一种蛙和一种蝾螈是胎生的。
此外,包括环纹蚓螈在内的许多卵生蚓螈还有一种不得不提的特性——幼崽会以母亲的皮肤为食。蚓螈在从卵中孵出后,蚓螈妈妈身体上的皮肤会从发亮的状态转化成为透明的白色,富含脂质。而这种皮肤成分转换的目的,就是为了让刚出生的小蚓螈将其吃掉,从而补充身体营养。
听起虽然来可怕,但这的确是蚓螈母亲,给刚出生的孩子补充营养的另一种方式。而环纹蚓螈则同时存在哺乳和以皮肤为食两种行为,不过哺乳发生得更为频繁。
其实,此次哺乳蚓螈的发现,并非科学家第一次在非哺乳动物类群中发现哺乳行为。一些鱼类、鸟类甚至蟑螂都会有类似哺乳的行为。在2018年,中国西双版纳植物园的科学家还曾发现一种蜘蛛中存在哺乳行为,这种蜘蛛的雌性也会产生类似哺乳动物的乳汁来喂养其幼崽,并会持续照顾幼崽直至其具有独立生活的能力。
几个世纪前,当现代分类学鼻祖卡尔·林奈(Carl Linnaeus)以动物用乳腺分泌乳汁喂养幼崽为特征创立“哺乳纲”这个动物分类时,大概未曾预料到,生物的演化历程如此奇妙,“哺乳动物”竟然不是唯一一类会哺乳的动物。大自然总会不断地给人类制造惊喜,今后,一定还有更多类似哺乳两栖动物的奇特发现,来刷新我们对演化生物学的认识。
参考链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi5379
https://www.eurekalert.org/news-releases/1036312
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aat3692
https://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(12)00664-1.pdf
https://www.nature.com/articles/178250a0
https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2094