鴨嘴獸——地球上最怪異的哺乳動物:為什麼會變得如此怪異?

2021-01-08 量子認知

鴨嘴獸(Platypus)被認為是世界上最為怪異的哺乳動物,表現出了一系列怪異的特徵:它沒有牙齒、產卵而不是產嬰兒、有毒的刺、腳蹼、發亮的毛皮、配備了10條性染色體等。鴨嘴獸屬於一類古老的單足類哺乳動物,在任何現代哺乳動物出現之前已有數百萬年的歷史。

鴨嘴獸最不尋常的特徵之一是,儘管它產卵,但它也有用來餵養嬰兒的乳腺,而不是通過乳頭,而是通過從體內排出的奶。歐洲人在1700年代後期在澳大利亞發現鴨嘴獸,以為這種生物是惡作劇的產物,這個古怪的、鴨嘴般的半水生生物一直以來使科學家員感到困惑。

現在,由中國和哥本哈根大學領導的國際科學家團隊,對鴨嘴獸基因組進行了獨特的定位研究,並找到了有關為什麼會變得如此怪異的答案。該最新研究結果論文發表在了最新一期的《自然》雜誌上。

該研究論文主導之一、現任哥本哈根大學生物系終身教授、中國國家基因庫副主任、中國科學院昆明動物研究所生物多樣性基因組學研究學科組負責人、張國捷(Guojie Zhang)解釋說:「完整的基因組為我們提供了鴨嘴獸的一些怪異特徵如何出現的答案。同時,對鴨嘴獸的基因組進行解碼對於增進我們對包括人類在內的其他哺乳動物如何進化的理解非常重要。 「這是為什麼我們和其他真獸下綱(學名:Eutheria)哺乳動物進化成能生幼動物而不是產卵動物的關鍵。」

張教授說,「實際上,鴨嘴獸屬於哺乳動物類。但從基因上講,它是哺乳動物、鳥類和爬行動物的混合物。它保留了許多祖先的原始特徵,這可能有助於其成功適應生活環境。 」

在人的進化過程中,人類失去了所有三個所謂的卵黃蛋白原基因,每個基因對卵黃的產生都很重要。另一方面,雞繼續擁有全部三隻。這項研究表明,鴨嘴獸仍然攜帶著這三個卵黃蛋白原基因之一,儘管在大約1.3億年前失去了另外兩個。鴨嘴獸依靠這一剩餘基因繼續產卵。這可能是因為鴨嘴獸為嬰兒提供乳汁,它不像鳥類和爬行動物那樣依賴卵黃蛋白的產生。

在所有其他哺乳動物中,卵黃蛋白原基因已被酪蛋白基因所取代,酪蛋白基因負責我們產生酪蛋白的能力,酪蛋白是哺乳動物牛奶中的主要成分。這項新的研究表明,鴨嘴獸也攜帶酪蛋白基因,因此它們的奶成分與母牛、人類和其他哺乳動物的十分相似。

張教授說:「它告訴我們,所有現存的哺乳動物物種的奶生產都是通過源自一個共同祖先的同一組基因開發的,這個祖先距今已有1億7千萬年之久,與侏羅紀時期的早期恐龍一樣。」

使鴨嘴獸如此獨特的另一個特徵是,與絕大多數哺乳動物不同,鴨嘴獸無牙。儘管這個最接近的祖先是有齒的,但是現代的鴨嘴獸配備了兩個用來搗碎食物的角板。研究表明,鴨嘴獸大約在1.2億年前失去了牙齒,當時負責牙齒發育的八個基因中的四個消失了。

研究人員的另一項研究是調查鴨嘴獸怪如何確定其性別的。人類和地球上的所有其他哺乳動物都有兩個決定性別的性染色體:X和Y染色體系統,其中XX是女性,而XY是男性。但是,鴨嘴獸有10條性染色體,其中5條Y和5條X染色體。

由於近乎完整的染色體水平基因組,研究人員現在建議,這10條性染色體以環狀形式組織,隨後被分解為許多X和Y染色體小片段。同時,基因組圖譜顯示,大多數單性性染色體與雞相比,與人類相比具有更多共同點。但是它顯示的是哺乳動物和鳥類之間的進化聯繫。

關於鴨嘴獸的一些知識:

鴨嘴獸流行於澳大利亞東部和塔斯馬尼亞州。它是一種受保護物種,被自然保護聯盟列為瀕臨滅絕的物種。鴨嘴獸被認為是哺乳動物的原因之一是:它們有乳腺、長著頭髮並且在中耳有三塊骨頭,每個特徵都有助於定義為哺乳動物。鴨嘴獸屬於哺乳動物一類,因此如此命名,是因為被稱為單孔目(學名:Monotremata)的哺乳動物使用一個單一的開口進行排尿、排便和有性生殖。鴨嘴獸在水中遊泳技術一流,常花費大量時間在河流中尋找昆蟲和貝類。它獨特的喙充滿了電傳感器,用於在泥濘的河床中定位獵物。雄性鴨嘴獸的每條後腿後面都有刺刺,其毒液足以使狗致命,在雄性爭奪領土時會使用上。2020年的另一項研究表明,鴨嘴獸的皮毛是螢光的。當放在紫外線下時,鴨嘴獸的棕色皮毛會反射出藍綠色光。

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