蚓螈是两栖动物——像青蛙、蟾蜍、蝾螈和水螈一样——但它们看起来更像蠕虫。它们没有四肢,只有非常原始的眼睛,许多蚓螈一生都在地下度过。巴西布坦坦研究所的爬行动物学家卡洛斯·贾里德说,这使得它们非常难以研究,他花了 50 年的时间来了解它们。“它们很难找到,很难在实验室里养活,很难繁殖,也很难在不打扰它们的情况下观察,”他说。
这意味着蚓螈仍然充满惊喜,正如贾里德和他的同事在周四发表在《科学》杂志上的一项新研究中表明的那样。该论文解释说,有点像哺乳动物,环纹蚓螈 (Siphonops annulatus) 的雌性会产生乳状物质来喂养幼崽。 值得注意的是,饥饿的幼崽似乎实际上会乞求它们的母亲释放更多的乳汁——这种行为在以前的两栖动物中从未观察到过。
这项最新发现的道路始于 BBC 摄制组为系列片《冷血生命》拍摄素材时,使用内窥镜摄像机在不打扰环纹蚓螈雌性和其后代的情况下进行拍摄。 在某一时刻,幼崽突然进入狂热的活动状态,并被观察到撕咬其母亲的白色外层皮肤(只有繁殖期雌性才会发育出这种皮肤)。研究合著者、布坦坦研究所的玛尔塔·安东尼娅齐说,这种皮肤被证明富含营养丰富的蛋白质和脂肪。“我们对此非常感兴趣,以至于我们没有过多关注我们看到的其他行为,”她说。 然而,随着时间的推移,研究人员意识到,每周一口皮肤不足以支持幼崽观察到的非常快速的生长,幼崽在第一周的体重会增加一倍以上。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。 通过购买订阅,您将有助于确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
因此,科学家们将注意力转回到拍摄揭示的另一种现象上。“幼崽的头部一直靠近雌性的泄殖腔开口,”贾里德回忆道。“有些甚至把头伸进去,看起来非常兴奋。” 幼崽从这个开口(肠道和泌尿生殖系统的出口)中摄取的一些分泌物是否可以解释它们的快速生长?
为了找出答案,研究合著者、布坦坦研究所的佩德罗·迈略-丰塔纳比较了有和没有后代的雌性的肠道、膀胱、泄殖腔和输卵管。 这揭示了输卵管中的一些大腺体,这些腺体产生富含糖分的乳状物质——以及也存在于人类和奶牛乳汁中的脂肪酸,例如棕榈酸和硬脂酸。 他说:“它们趋同进化出了类似于哺乳动物的解决方案”,用于喂养幼崽。
迈略-丰塔纳使用新开发的实验室装置,在雌性照顾幼崽的整个期间拍摄巢穴,证实幼崽确实在每次乳汁释放时都贪婪地摄取乳汁,它们争夺乳汁,并且在满足后会平静下来并仰卧。
更让所有人惊讶的是,饥饿的幼崽似乎也有一种鼓励妈妈释放乳汁的方法。 录音显示,幼崽不仅经常触摸雌性泄殖腔开口周围的区域,而且还会发出高亢的声音,这种声音在乳汁出现前的最后一分钟会增强。“我真的没有想到会发生这样的事情,”迈略-丰塔纳说,“我甚至没有真正打算录制声音。 只是摄像机做到了。”
佛罗里达自然历史博物馆的爬行动物学家马塞尔·库埃特说:“这种行为似乎类似于鸟类的乞食行为,据我所知,这在以前的蚓螈中没有被记录在案。” 他没有参与这项研究,但也研究蚓螈。“了解到这一点真是太酷了。”
尽管以前从未在环纹蚓螈中观察到这种乞食行为,但它们并不是唯一已知会给后代喂食乳状物质的这类动物。 这种行为在产活体幼崽的蚓螈中非常普遍:幼崽在母亲的输卵管内仍然是卵时孵化出来,并在那里被喂食乳汁直到出生。 然而,环纹蚓螈产卵,它们是第一个被发现会在体外提供乳汁的蚓螈。
安东尼娅齐说,这或许暗示了蚓螈活产是如何进化的。“也许蚓螈首先开始在体外为幼崽提供乳汁,这后来使它们能够将幼崽留在体内,”她补充道。
加州大学伯克利分校的生物学家玛瓦莉·韦克说:“这种产卵物种的分泌物与活产动物妊娠最后几个月产生的富含脂质的分泌物非常非常相似。” 她也没有参与这项研究,但研究蚓螈已有数十年。 她认为,这种行为很可能也会在其他产卵物种中发现。
除了蚓螈之外,只有两种两栖动物已知幼虫以输卵管内壁为食,而且它们都是活产的:高山火蜥蜴 (Salamandra atra) 和尼姆巴蟾蜍 (Nimbaphrynoides occidentalis)。 然而,它们都没有产生任何类似乳汁的东西。
虽然人类所知的乳汁是导致哺乳动物的谱系中的一项进化创新,但许多其他物种也产生类似的物质。 长期以来,人们一直知道鸽子、火烈鸟和雄性帝企鹅会给幼崽喂食乳状物质,即所谓的嗉囊乳,这种乳汁是在食道的扩张区域中产生的,它们通常在那里储存食物。 活产的大白鲨也会给幼崽提供营养丰富的乳状物质,只要幼崽还在母亲的子宫内。 研究人员最近报道了跳蛛、蟑螂和蚂蚁中的乳状婴儿食品。 显然,动物王国的许多父母都独立地发现,帮助幼儿成长的最佳方法是挤出乳汁。