10條性染色體,擁有3種生物的遺傳物質,鴨嘴獸為何如此奇怪

2021-01-12 姿勢分子knowledge

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在生物學中，有一個名詞非常有名，叫做加拉帕戈斯現象，指的是在一個獨立的地理環境下，生存於此的動植物會呈現出與外界大不相同的獨特形態。這個現象在加拉帕戈斯群島最先被發現，在澳大利亞也有體現。

澳洲大陸是世界上最小的大陸，獨自坐落在太平洋和印度洋之間。在漫長的歲月裡，澳洲大陸孕育了袋鼠、考拉、太攀蛇等大量特有的生物，而且它們的生活習性或者生存能力都令人不可思議。不過，說到澳洲大陸最奇怪的動物，則莫過於鴨嘴獸。當科學家們越來越了解這種動物時，也越發感覺它們的詭異之處令人震驚。

除了詭異，還是詭異

鴨嘴獸屬於哺乳動物，也就是說，它和我們有共同的祖先。不同的是，鴨嘴獸還保持著哺乳動物比較原始的形態。從外形上講，鴨嘴獸就非常奇怪，以至於生物學家喬治·肖在看到它的標本時，以為是有人惡作劇拼出來的。

如果從身體結構上來看，鴨嘴獸就更加奇怪了。

一般來說，我們只聽說過蛇、蜘蛛、蠍子這種節肢動物有毒，從來沒聽說過哺乳動物有毒性的。但鴨嘴獸是一個例外，它的腿後有一根刺，可以攻擊敵人並釋放毒液。它的毒液可以導致獵物出現炎症、肌肉收縮、血液凝固以致死亡，對人類來說基本不會致命，但劇痛感也可以持續長達幾個月的時間。

更奇怪的是，哺乳動物基本上都是胎生的，而鴨嘴獸卻屬於卵生，也就是下蛋。而且，從蛋中孵化的幼崽也並不像其他卵生的動物幼崽一樣能夠自由生活，而是依然需要母親的乳汁餵養。

實際上，鴨嘴獸這些與眾不同的特點，恰恰是科學家了解包括人類在內的整個哺乳綱動物演化歷史的活標本。為此，來自中國、丹麥、澳大利亞等國家的科學家團隊對鴨嘴獸的基因組進行了分析，揭開了鴨嘴獸的秘密。

深圳華大生命科學研究院、丹麥哥本哈根大學教授、中科院昆明動物研究所張國捷研究員介紹說：「完整的基因組向我們提供了關於鴨嘴獸身上一些詭異性徵出現的原因，與此同時，對鴨嘴獸基因的解碼對於增進我們對於包括人類在內的哺乳動物如何演化也至關重要。」

哺乳動物中的奇葩

目前來說，哺乳動物可以分為三類，分別是包括鴨嘴獸和針鼴在內的單孔目動物，像袋鼠這樣有袋類的後獸亞綱動物以及包括人類在內的絕大部分哺乳動物的真獸亞綱動物。而後獸亞綱和真獸亞綱類似，生育下來的幼崽都是活體幼崽，而單孔目生下來的幼崽則需要從蛋中孵化。

關於這三種哺乳動物是何時分化的，科學家們還有爭議。有人認為是單孔目首先獨立出來的，其餘部分後來才分化為後獸亞綱和真獸亞綱，另外也有人認為三種哺乳動物是同時分化的。

而通過這一次對鴨嘴獸基因組的研究，研究團隊似乎找到了這些關鍵的時間點。

他們的研究表明，大約在1.87億年前，也就是恐龍盛行的時代，單孔目動物就已經獨立出來了。而在對比了針鼴的基因後，他們判斷，這兩種動物至少在5700萬年前開始分化，成為了獨特的物種。

詭異的性別

在基因組測定的過程中，研究人員還發現了鴨嘴獸的一個特別之處，那就是它們的性染色體。

我們知道，像人類這樣的哺乳動物，通常是由一對性染色體決定性別，其中XX是雌性，XY是雄性。然而詭異的是，鴨嘴獸竟然一共有10條性染色體！比如雄性鴨嘴獸，有5條X染色體和5條Y染色體。

他們將鴨嘴獸的性染色體和人類、鴕鳥、袋獾、蜥蜴和雞等多種生物進行了對比，驚訝地發現：鴨嘴獸性染色體與鳥類之間的相似之處，要遠多於我們這些哺乳動物！

這就意味著鴨嘴獸在性別和產卵方面更接近鳥類嗎？

也不是。

雖然鴨嘴獸的確是通過產卵的方式繁衍後代，但是在鴨嘴獸幼崽出生後，依然需要母親的乳汁。因此，當研究人員在單孔目動物的基因中發現了大部分哺乳動物的產奶基因，也就不覺得奇怪了。

通常來說，在牛、羊、人類等哺乳動物的乳汁中，酪蛋白的含量相對比較高，而這種蛋白在鴨嘴獸的乳汁中尤其豐富，目前科學家也不清楚其中的原因。不過，這證明了它們與很多普通哺乳動物的乳汁還是有相同之處的。

另外，從卵球蛋白方面來講，鴨嘴獸也表現出了和鳥類的不同之處。研究表明，作為卵黃的重要組成部分，卵球蛋白對於鳥類來說至關重要，它們體內普遍有三種關鍵的卵球蛋白基因，而鴨嘴獸體內只能找到其中一種，像我們人類這樣的哺乳動物體內更是完全不存在。

張國捷研究員指出：「這暗示我們，現今所有的哺乳動物的乳汁分泌都是來自於同一個祖先的一組基因發展而來，這個祖先生活於1.7億年前，與侏羅紀的恐龍共同生存在地球上。」

三種生物的「集合」

那麼，鴨嘴獸就是徘徊在哺乳動物和鳥類之間的動物嗎？

不僅於此。研究人員甚至發現，鴨嘴獸的基因還表現出了爬行動物的特徵！就像我們所說的那樣，鴨嘴獸是哺乳動物中極少數有毒的動物。而它的毒液中，只有三種毒素是它們特有的，其餘的毒素在其他生物毒液中都有發現，其中就包括蛇和蜥蜴。

由此可見，在一億多年前的恐龍時代，我們哺乳動物的共同祖先開始分化，形成了今天林林總總的動物，其中就包括我們這樣聰明的靈長類動物。

但是，還有一支演化成了鴨嘴獸、針鼴這樣的單孔目動物。在漫長的歲月裡，它們竟然還保持著原始的模樣，這不能不說是一個生物學上的奇蹟。儘管地球經歷了上億年的歲月變遷、無數次的氣候劇變，單孔目動物依然能夠像活化石一樣生動地為我們展現哺乳動物最初的模樣和演化歷程，叫人不得不感慨自然的偉大。

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