蚓螈是兩棲動物——像青蛙、蟾蜍、蠑螈和水螈一樣——但它們看起來更像蠕蟲。它們沒有四肢,只有非常原始的眼睛,許多蚓螈一生都在地下度過。巴西布坦坦研究所的爬行動物學家卡洛斯·賈裡德說,這使得它們非常難以研究,他花了 50 年的時間來了解它們。“它們很難找到,很難在實驗室裡養活,很難繁殖,也很難在不打擾它們的情況下觀察,”他說。
這意味著蚓螈仍然充滿驚喜,正如賈裡德和他的同事在週四發表在《科學》雜誌上的一項新研究中表明的那樣。該論文解釋說,有點像哺乳動物,環紋蚓螈 (Siphonops annulatus) 的雌性會產生乳狀物質來餵養幼崽。 值得注意的是,飢餓的幼崽似乎實際上會乞求它們的母親釋放更多的乳汁——這種行為在以前的兩棲動物中從未觀察到過。
這項最新發現的道路始於 BBC 攝製組為系列片《冷血生命》拍攝素材時,使用內窺鏡攝像機在不打擾環紋蚓螈雌性和其後代的情況下進行拍攝。 在某一時刻,幼崽突然進入狂熱的活動狀態,並被觀察到撕咬其母親的白色外層皮膚(只有繁殖期雌性才會發育出這種皮膚)。研究合著者、布坦坦研究所的瑪爾塔·安東尼婭齊說,這種皮膚被證明富含營養豐富的蛋白質和脂肪。“我們對此非常感興趣,以至於我們沒有過多關注我們看到的其他行為,”她說。 然而,隨著時間的推移,研究人員意識到,每週一口皮膚不足以支援幼崽觀察到的非常快速的生長,幼崽在第一週的體重會增加一倍以上。
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因此,科學家們將注意力轉回到拍攝揭示的另一種現象上。“幼崽的頭部一直靠近雌性的洩殖腔開口,”賈裡德回憶道。“有些甚至把頭伸進去,看起來非常興奮。” 幼崽從這個開口(腸道和泌尿生殖系統的出口)中攝取的一些分泌物是否可以解釋它們的快速生長?
為了找出答案,研究合著者、布坦坦研究所的佩德羅·邁略-豐塔納比較了有和沒有後代的雌性的腸道、膀胱、洩殖腔和輸卵管。 這揭示了輸卵管中的一些大腺體,這些腺體產生富含糖分的乳狀物質——以及也存在於人類和奶牛乳汁中的脂肪酸,例如棕櫚酸和硬脂酸。 他說:“它們趨同進化出了類似於哺乳動物的解決方案”,用於餵養幼崽。
邁略-豐塔納使用新開發的實驗室裝置,在雌性照顧幼崽的整個期間拍攝巢穴,證實幼崽確實在每次乳汁釋放時都貪婪地攝取乳汁,它們爭奪乳汁,並且在滿足後會平靜下來並仰臥。
更讓所有人驚訝的是,飢餓的幼崽似乎也有一種鼓勵媽媽釋放乳汁的方法。 錄音顯示,幼崽不僅經常觸控雌性洩殖腔開口周圍的區域,而且還會發出高亢的聲音,這種聲音在乳汁出現前的最後一分鐘會增強。“我真的沒有想到會發生這樣的事情,”邁略-豐塔納說,“我甚至沒有真正打算錄製聲音。 只是攝像機做到了。”
佛羅里達自然歷史博物館的爬行動物學家馬塞爾·庫埃特說:“這種行為似乎類似於鳥類的乞食行為,據我所知,這在以前的蚓螈中沒有被記錄在案。” 他沒有參與這項研究,但也研究蚓螈。“瞭解到這一點真是太酷了。”
儘管以前從未在環紋蚓螈中觀察到這種乞食行為,但它們並不是唯一已知會給後代餵食乳狀物質的這類動物。 這種行為在產活體幼崽的蚓螈中非常普遍:幼崽在母親的輸卵管內仍然是卵時孵化出來,並在那裡被餵食乳汁直到出生。 然而,環紋蚓螈產卵,它們是第一個被發現會在體外提供乳汁的蚓螈。
安東尼婭齊說,這或許暗示了蚓螈活產是如何進化的。“也許蚓螈首先開始在體外為幼崽提供乳汁,這後來使它們能夠將幼崽留在體內,”她補充道。
加州大學伯克利分校的生物學家瑪瓦莉·韋克說:“這種產卵物種的分泌物與活產動物妊娠最後幾個月產生的富含脂質的分泌物非常非常相似。” 她也沒有參與這項研究,但研究蚓螈已有數十年。 她認為,這種行為很可能也會在其他產卵物種中發現。
除了蚓螈之外,只有兩種兩棲動物已知幼蟲以輸卵管內壁為食,而且它們都是活產的:高山火蜥蜴 (Salamandra atra) 和尼姆巴蟾蜍 (Nimbaphrynoides occidentalis)。 然而,它們都沒有產生任何類似乳汁的東西。
雖然人類所知的乳汁是導致哺乳動物的譜系中的一項進化創新,但許多其他物種也產生類似的物質。 長期以來,人們一直知道鴿子、火烈鳥和雄性帝企鵝會給幼崽餵食乳狀物質,即所謂的嗉囊乳,這種乳汁是在食道的擴張區域中產生的,它們通常在那裡儲存食物。 活產的大白鯊也會給幼崽提供營養豐富的乳狀物質,只要幼崽還在母親的子宮內。 研究人員最近報道了跳蛛、蟑螂和螞蟻中的乳狀嬰兒食品。 顯然,動物王國的許多父母都獨立地發現,幫助幼兒成長的最佳方法是擠出乳汁。
