法属圭亚那发现新型皮肤喂养两栖动物

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在法属圭亚那发现了一个新的皮肤喂养两栖动物物种。被命名为Microcaecilia dermatophaga,它与另外三个蚓螈物种一起,其幼崽被观察到经常以母亲的皮肤为食。

两栖动物可能是很好的父母,会致力于各种保护、运输和喂养行为来抚育后代。来自法属圭亚那的苏里南蟾蜍会将其受精卵植入皮肤内作为一种保护措施,而澳大利亚昆士兰的胃育蛙则会吞下卵,以便其蝌蚪在胃中发育。另一种两栖动物,即无腿、蠕虫状的蚓螈,已经进化出一种独特的、显然非常有效的育儿技术,这种技术最近才被观察到。

蚓螈分布于中美洲和南美洲、撒哈拉以南非洲、印度、东南亚和塞舌尔。它们主要生活在热带土壤中,但也有少数水生和半水生物种可以在世界各地的淡水系统中找到。它们可以长到近1.5米长,并通过体内交配进行繁殖,交配时间可达45分钟至3小时。与任何其他类型的两栖动物不同,雄性蚓螈使用从泄殖腔内折叠出来的阴茎器官进行交配。


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蚓螈目(Gymnophiona)可以根据其幼崽的发育方式分为三个不同的组:有些幼崽的卵在水中孵化,幼崽将在水中生活,直到它们变态为最终的成年形态,就像青蛙一样;有些幼崽从卵中孵化出来,并在不经过变态的情况下发育为成年形态,称为直接发育;还有一些幼崽将卵保留在体内,并产下活的幼崽,称为胎生。由于几乎所有蚓螈物种都一生生活在地下洞穴中,因此它们的自然行为很难研究——它们必须受到干扰才能被观察到。

在 20 世纪 90 年代,伦敦自然历史博物馆动物学系的马克·威尔金森和密歇根大学的罗恩·努斯鲍姆在南美洲直接发育的蚓螈Siphonops annulatus 的幼崽中发现了独特的乳牙。再加上对幼崽与母亲待在一起直到长大了很多,以及照顾幼崽的母亲的皮肤与没有依赖幼崽的成年雌性皮肤不同,颜色要浅得多等观察,研究小组认为,S. annulatus 的幼崽可以使用特殊的牙齿以母亲的皮肤分泌物为食,有点像哺乳动物的哺乳期。

他们几乎是对的,因为 16 年后,伦敦自然历史博物馆的亚历山大·库普弗和威尔金森观察到,一种名为Boulengerula taitanus 的东非物种的幼崽以母亲的皮肤为食,这是首次观察到这种行为,称为母体皮肤吞噬。“B. taitanus 的幼崽不是刮取皮肤分泌物,而是用它们的牙齿剥落并吃掉母亲的特殊修饰的皮肤,”他们在《自然》杂志上报道

两年后,库普弗和威尔金森也在 S. annulatus 中证实了这种行为,并在《生物学快报》中详细描述了它:

进食行为非常疯狂,幼崽经常沿着长轴旋转来撕裂皮肤碎片,有时会争抢同一块皮肤。母亲在整个活动过程中保持平静。当母亲被剥皮后,幼崽继续在基质上寻找并吃掉皮肤碎片。进食过程很短:只观察到完整的进食过程持续七分钟,并且中间穿插着长时间的静止期。在一个家庭群体中,间隔约 64 小时观察到两次皮肤进食。

他们的结论是,虽然这种行为仅在两个物种的少数蚓螈中观察到,但有理由相信皮肤喂养是直接发育蚓螈中的一种普遍现象。“生物地理学考虑因素、非洲和南美洲陆地的分离,以及推断的两栖动物多样化时间尺度都表明,皮肤喂养是蚓螈中一种古老的亲代抚育形式,可能在多个谱系中持续存在了超过 1 亿年 [百万年]。”

研究小组还发现,幼小的 S. annulatus 个体会聚集在母亲的泄殖腔开口周围,饮用从内部流出的清澈液体。

现在,伦敦自然历史博物馆的威尔金森和艾玛·谢拉特发现了一种新的直接发育、皮肤喂养的蚓螈物种,M. dermatophaga,这是 150 多年来在法属圭亚那发现的第一个新的蚓螈物种。“森林里有很多蚊子,挖掘起来很不舒服——我们就是这样找到蚓螈的,用带刀片的锄头翻开腐烂的木头并在土壤中挖掘,”谢拉特说。“我正在系统地分解一根腐烂的木头,这时我发现了这个粉红色扭动的动物,大约 15 厘米长。我抓住它,立刻高兴地尖叫起来——是蚓螈!那天我们又发现了好几只,它们突破了一堆橙色的粘土状土壤。我们发现了幼崽和成虫。我的同事在几年后的后续考察中发现了更多。”

上个月发表在《PLoS One》上的研究小组将M. dermatophaga描述为一个新物种,原因是其分节身体周围的环的数量和类型。他们用人工昼夜周期和用压缩土壤覆盖透明塑料制成的“巢”圈养活的个体。顶部放置一块木头,并在“白天”和“夜间”间隔移除,以便在尽可能少地干扰的情况下观察蚓螈。孵化大约一个月后,卵孵化了,它们的母亲卷曲着围绕它们。当观察到皮肤喂养行为时,会定期记录父母和后代的体长和体重。

“早熟的幼崽(刚孵化出来的、相对不动、无法钻洞的幼崽)会剥落、去除并摄取母亲脱落的外层皮肤。皮肤非常油腻,而且在这个过程中,她没有受伤,尽管她的体重会随着时间的推移而下降,因为她自己可能没有进食,”谢拉特说。“当卵孵化时,母亲的皮肤会发生变化,它会变得非常苍白,有点像蛇快要脱皮时一样。这些物种的幼崽有独特的多尖牙齿——非常适合刮削——当幼崽开始独立生存时,这些牙齿就会脱落。进食会在一个月内定期发生,尽管我们不知道每天的频率是多少。”

据谢拉特说,皮肤喂养行为以快速的、持续 30 秒的突发形式发生。在孵化后的一个月内,幼小的蚓螈体重显著增加,因此它们足够强壮可以钻洞,因此看起来它们的皮肤喂养行为为它们提供了良好的生活开端。

由于这种行为在 M. dermatophaga 的两个来自不同科的远亲中被发现,研究小组认为,这可能意味着它在每个科的祖先中独立进化,或者它可能支持威尔金森和库普弗早期的观点,即皮肤喂养是直接发育的蚓螈中的一种普遍行为。主题的变化也可能在其他类型的蚓螈中很常见——已知胎生 Scolecomorphidae 科的后代在出生前会以母亲子宫的内膜为食。需要在其他蚓螈物种中进行进一步观察,以更好地了解这种行为的起源。

“我的直觉是,这是直接发育的蚓螈(超过一半的已知物种)中的一种普遍特征,但我不代表我的同事,这只是我的观点,”谢拉特说。“我们需要继续研究蚓螈的生殖生物学——有太多的物种,我们对其生物学一无所知。这是一个非常令人兴奋的发现时刻!如果真是这样,这种特征至少在 1 亿年前进化而来,而且显然对蚓螈有益。”

以下是大卫·阿滕伯勒与研究团队拍摄的一些片段,当时首次报道了蚓螈的皮肤喂养行为

引用的来源

Wilkinson, M., & Nussbaum, R. (1998). Caecilian viviparity and amniote origins Journal of Natural History, 32 (9), 1403-1409 DOI: 10.1080/00222939800770701

Kupfer, A., Müller, H., Antoniazzi, M., Jared, C., Greven, H., Nussbaum, R., & Wilkinson, M. (2006). Parental investment by skin feeding in a caecilian amphibian Nature, 440 (7086), 926-929 DOI: 10.1038/nature04403

Wilkinson, M., Kupfer, A., Marques-Porto, R., Jeffkins, H., Antoniazzi, M., & Jared, C. (2008). One hundred million years of skin feeding? Extended parental care in a Neotropical caecilian (Amphibia: Gymnophiona) Biology Letters, 4 (4), 358-361 DOI: 10.1098/rsbl.2008.0217

Wilkinson, M., Sherratt, E., Starace, F., & Gower, D. (2013). A New Species of Skin-Feeding Caecilian and the First Report of Reproductive Mode in Microcaecilia (Amphibia: Gymnophiona: Siphonopidae) PLoS ONE, 8 (3) DOI: 10.1371/journal.pone.0057756

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About Becky Crew

Bec Crew is a Sydney-based science writer and award-winning blogger. She is the author of 'Zombie Tits, Astronaut Fish and Other Weird Animals' (NewSouth Press).

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