胚胎的智慧

編譯 林聲

胚胎的智慧

編譯 林聲

生物的智慧是從什么時候開始的？最新研究認為，許多動物在出生之前就已擁有應對周圍環(huán)境的某些能力。生命誕生之初胚胎的智慧令人嘆為觀止。

對于還未出生的胚胎來說，生命是脆弱的，隨時都有可能夭折，尤其是在危機重重的周圍環(huán)境中，它們更是無任何自保能力，大量發(fā)育良好的胚胎也因此在出生之前就不幸夭亡。然而，最新研究發(fā)現(xiàn)，一些尚在卵中的動物胚胎已經擁有相當高妙的生存策略，它們能夠對來自卵內部和外部環(huán)境的危險作出適時反應，它們甚至已經學會了“吃”與“被吃”這生命的第一課。這令科學家深思：尚未出生的生命究竟是如何擁有應對環(huán)境的智慧和能力的呢？

“提前孵化”逃生術

在熱帶地區(qū)的池塘邊，一嘟嚕一嘟嚕的亮晶晶的紅眼樹蛙的卵塊懸掛在樹葉上，即使在暴風雨撼動樹枝時，它們也還是穩(wěn)如泰山，不為所動。這時，一條饑餓的蛇咬住了一個卵塊的一頭，紅眼樹蛙胚胎的家園開始晃動起來。奇怪的是，卵中的胚胎竟然知道這一次振動與暴風雨來臨時的振動是不同的，于是這些已經差不多成熟的胚胎會選擇逃跑。當然，它們不可能真的跑起來，而是緊急孵化出來。于是，新孵化出來的小蝌蚪們就像一陣急雨般地落入池塘水中。這種緊急逃生術是卓有成效的，通常一窩卵中有80%的小生命能夠“蛇”口逃生。

紅眼樹蛙卵的生存智慧令科學家贊嘆不已：這些小生命在出生之前就能分辨是否因某種危險產生了振動，從而果斷地采取逃生策略。

在危險來臨的緊急情況下提前孵化，對于微不足道的小生命來說不失為一種絕妙的逃生術。

一條貓眼蛇咬住了紅眼樹蛙的一塊受精卵。青蛙胚胎從不同尋常的振動中感知到了危險，它們從卵中提早孵化出來，然后從葉片上掉落水中逃離危險。

選擇最適宜的生存環(huán)境

紅眼樹蛙的胚胎會發(fā)育出極大的羽毛狀的腮，可以從卵內部的水世界中吸取氧氣，而胚胎在卵中的位置和姿勢將決定其能獲得多少氧氣?？茖W家做了這樣一個試驗：將只有三天生命的紅眼樹蛙胚胎的腮挪到含氧量較低的位置，結果大多數(shù)胚胎在15秒之內就固執(zhí)地回復到了原來的位置。

科學家還對只有一天生命的紅眼樹蛙胚胎進行了測試。這些胚胎還沒有血液，沒有心臟，只能搏動一些細細的、絨毛一樣的芽枝。當科學家把胚胎推往卵中含氧量較低處時，有半數(shù)以上的胚胎蠕動起它們細細的芽枝，向它們喜愛的多氧處趕去，5分鐘之內就移動了一半的路程。

在淡水河里有一種蝸牛，其卵通常附著在植物等的表面。與非常幼小的紅眼樹蛙的胚胎一樣，發(fā)育中的蝸牛胚胎也依靠細絨毛樣的芽枝在卵中移動。有時蝸牛胚胎像小行星那樣緩慢地轉動，有時則快速飛轉。科學家知道，發(fā)育中的蝸牛胚胎的神經系統(tǒng)會對卵液中的氣體作出反應，而胚胎的轉動是為了在卵液中改善自身的換氣狀態(tài)。

剛誕生三天的紅眼樹蛙胚胎就會將它們很大的腮附著在含氧豐富的卵的表面上。

逃生策略與生存智慧

科學家還發(fā)現(xiàn)，卵外的異常動靜會引發(fā)卵中胚胎采取行動——它們能夠精明地判斷何時該破卵而出，何時該繼續(xù)安全地呆在卵里。

上世紀90年代初，有科學家在一次科學會議上提出，某些種類的青蛙的卵為逃避獵物襲擊危險而提前孵化。但其他一些科學家則認為，提早孵化的小生命在水里將面對其他未知的危險，提前孵化對它們的生存似乎意義不大。

如今，對動物胚胎提前孵化逃避危險的研究已成為科學家十分感興趣的課題?？茖W家發(fā)現(xiàn)，紅眼樹蛙胚胎在遭遇蛇類、黃蜂或致命霉菌襲擊時，可縮短30%的孵化時間，提前從卵中出來。根據(jù)其他多項研究，在其他的兩棲類物種中，至少有17%的胚胎都會在面臨危險時提前孵化，還有兩種魚類和一種蜥蜴也是如此。

敏銳感知天敵危險并提前孵化，這種策略甚至還體現(xiàn)在一些其卵由母親照看的動物身上。比如，銜著卵塊的噴液蛛在遇到掠食者的襲擊時需要吐絲自衛(wèi)，在這種情況下，它不得不將卵塊放下，而小蜘蛛此時便會提前孵化出來。至于噴液蛛母親是通過何種方式將“危險來臨，快快出來！”的信息傳遞給卵中后代的，這還有待于更多的研究。

此外，在卵中呆著不出來，推遲孵化時間也不失為在脆弱的生命之初得以保命的一種很好的選擇。1993年，有科學家提出了動物胚胎的另一種生存策略——面對危險時延遲孵化。

研究發(fā)現(xiàn)，只要水中有天敵扁形蟲的氣味存在，生活在河邊地帶的蠑螈胚胎就會繼續(xù)留在卵中不出來。剛孵化出來的幼小蠑螈是扁形蟲最喜愛的食物，但如果在卵中繼續(xù)長大一些再孵化出來，小蠑螈就有機會逃過扁形蟲的捕獵。在面臨淹沒水中的危險時，遠不到成熟年齡的紅眼樹蛙的胚胎也會急急忙忙地孵化出來，因為如果不能及時破卵而出，它們就會被淹斃在卵中。此外還有其他一些延遲孵化的例子，比如有兩種青蛙的胚胎，在周圍環(huán)境中充滿蛭類和魚類天敵時，會在卵中多呆一段時間，直到長大一些，有更強的自保能力時才從卵中孵化出來。

在面對天敵時，攜帶卵塊的雌性噴液蛛無法吐絲御敵。在這種情形下，卵中的小蜘蛛會在母蜘蛛找到安全地方之前提早孵化出來。

不過，科學家也發(fā)現(xiàn)，有些物種的胚胎在面臨危險時完全無動于衷。科學家在一片蛇蟲出沒的森林沼澤地里發(fā)現(xiàn)了一種青蛙，當蛇一口一口地吞食葉片上的青蛙卵塊時，它們居然沒有任何反應?？茖W家在這種青蛙卵的表面觀察到一層堅硬的外皮，于是猜測這或許是它們對天敵的一種警告，似乎是在說：“別過來，我可是很硬的哦！”對于這種青蛙來說，卵的堅硬外皮或許是一種有效的御敵策略，而提早孵化可能會構成其他生存問題。

動物胚胎的“學前教育”

為了作出最聰明最理性的選擇，動物胚胎實際上一直在學習關于周圍環(huán)境和危險的最新知識。研究發(fā)現(xiàn)，如果在動物出生之前，將含有動物胚胎的卵（或動物母親）置于某種氣味的環(huán)境中，幼仔在出生后對這種物質就會產生反應，這也正是動物的一種學習過程。比如，科學家給懷孕的金毛獵犬、拉布拉多獵狗和雜種狗的食物中添加了一種茴芹籽油，結果狗仔一出生就對散發(fā)出茴芹氣味的棉簽特別感興趣，對只沾了清水的棉簽則完全沒有興趣，對散發(fā)香草氣味的棉簽也同樣不感興趣，這表明它們在出生之前已經學會了辨別茴芹的氣味。

這種出生前的學習能力也存在于人類、老鼠、羊、兔子，以及一些鳥類、爬行動物、兩棲動物甚至無脊椎動物的胚胎中。

胚胎甚至還能通過視覺進行學習。墨魚卵的外層膜是透明的，墨魚胚胎在發(fā)育過程中能夠透過這層膜看到周圍的世界。為了解墨魚胚胎是否真的會注意外部世界，科學家將螃蟹置于墨魚卵視線所及范圍之內。結果發(fā)現(xiàn)，這些小墨魚在孵化出來后，對螃蟹有特別的偏好，而那些在卵中沒有看到過螃蟹的小墨魚在孵化出來后，它們最喜歡的食物是蝦而不是螃蟹。

基于這些發(fā)現(xiàn)，科學家對動物行為有了一種全新的看法，即胚胎也有學習能力，而過去人們認為動物出生時的一些行為只是本能而已。

許多動物在出生后，能夠完成一些與習得有關的任務，比如巴甫洛夫實驗中聽到鈴聲會流口水的狗，就是一種后天習得的條件反射。為了弄清楚動物胚胎是否也有學習能力，有科學家對林蛙卵進行了一種“恐嚇”實驗：將一些林蛙卵置于放了許多死蝌蚪的水中，結果正如科學家所預想的那樣，這引起了那些很快就要長成蝌蚪的胚胎的驚慌。然后，科學家又將一些林蛙卵置于放有赤腹蠑螈的水中，而在大自然中，赤腹蠑螈并不生活在林蛙的生態(tài)環(huán)境中。結果發(fā)現(xiàn)，蠑螈的氣味并沒有引起林蛙卵的恐慌。但是，當科學家將兩種氣味混合后，經歷了這兩種氣味的林蛙卵在孵化出來后，即使是單獨出現(xiàn)的赤腹蠑螈的氣味也會讓它們退避三舍。

紅眼樹蛙卵依靠非凡的智慧幸運地“蛇”口逃生，但它們也可能因此付出代價：提前孵化出來的小生命實在太弱小，很難躲避水中魚蝦之類的其他致命天敵；而對于在卵中就學會了恐懼的小林蛙來說，它們在出生后也無法做到毫無顧忌地覓食，無憂無慮地成長——這也許就是大自然此長彼消的規(guī)律。但不管怎樣，動物在出生之前所表現(xiàn)出來的智慧還是令我們非常驚訝，對大自然中的任何物種來說，生命之初的智慧畢竟是有利于它們的生存的。

巴甫洛夫實驗

1904年，俄國生理學家巴甫洛夫（1849－1936）試圖通過他所設計的一種技術來研究狗的消化過程。他在狗的面頰部做了一個小手術，將一根導管插入狗的腮部，狗分泌的唾液可以通過導管流入一個容器中，這樣便可以觀測到狗分泌唾液的數(shù)量。為了觀測狗在進食時唾液分泌的現(xiàn)象，巴甫洛夫讓助手把肉末放在狗的嘴里。這種程序重復幾次后，巴甫洛夫發(fā)現(xiàn)，肉末還沒有放進狗的嘴里時，它只要看見食物甚至聽見助手走近的腳步聲，就開始分泌唾液了。這是非常有趣的現(xiàn)象，說明狗已經產生了條件反射。巴甫洛夫因此放棄了原來對消化功能的研究而轉向對條件反射進行深入的研究，試圖通過研究條件反射來揭示動物高級神經活動的規(guī)律。