短吻鱷的“特異功能”

編譯 張守忠

短吻鱷的“特異功能”

編譯 張守忠

6500萬年前，一顆小行星撞擊地球，毀滅了包括恐龍在內(nèi)的地球上幾乎所有個頭較大的動物。然而，短吻鱷的祖先卻奇跡般地躲過了那場浩劫，成功地活了下來，并延續(xù)至今。那么，短吻鱷身上到底具有什么樣的“特異功能”，能夠躲過那場天災(zāi)呢？科學(xué)家跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，短吻鱷進(jìn)化出了許多獨特的生理功能，從而大大地增強(qiáng)了它們對環(huán)境的適應(yīng)能力。

在洛克菲勒野生動植物保護(hù)區(qū)，一條長約2米的短吻鱷猶如一根圓木般一動不動地趴臥在水塘邊。雖然這條體重差不多有200千克的爬行動物看上去有些無精打采，大嘴緊閉著，但你可千萬不能掉以輕心，因為這種冷血動物雖然形體龐大，腦容量卻出奇地小，只有8～9克重，相當(dāng)于大湯勺的一半大，腦容量小意味著智力低下，智力低下則意味著這是一種本能性動物，完全靠本能活著。如果餓了，它們會吃任何移動的東西。因此，人類靠近短吻鱷是極其危險的，搞不好就會成為它們的口中食。

“活恐龍”的成功秘訣

短吻鱷屬于鱷形目。這一目有23個種類，包括美國短吻鱷、凱門鱷等。鱷形目動物已存在了1.8億年，這使得短吻鱷等一些種類的鱷魚榮獲了“活恐龍”之稱。所有鱷形目動物都長著相同的身體結(jié)構(gòu)：大腦袋，蜥蜴一樣的長形身體，四肢粗而短，尾巴非常長。短吻鱷和其他鱷魚的區(qū)別在于它們的嘴巴比其他鱷魚的寬，眼睛長得較窄，尾巴強(qiáng)健有力，既可用來防衛(wèi)，又可用來游泳。

6500萬年前，一顆小行星撞擊地球，毀滅了包括恐龍在內(nèi)的地球上幾乎所有的個頭較大的動物。然而，短吻鱷的祖先卻奇跡般地躲過了那場浩劫，成功地活了下來，并延續(xù)至今。短吻鱷之所以沒有在6500萬年前的那場天災(zāi)中毀滅，完全緣于它們進(jìn)化出的許多獨特的生理功能，這些生理功能大大地增強(qiáng)了它們對環(huán)境的適應(yīng)能力。

短吻鱷等鱷魚成功的秘訣可能有以下幾點：首先，它們渾身披有堅甲。長在皮膚里的骨板（被稱為骨化皮膚或環(huán)鱗甲）使得它們的皮膚很難被刺穿。如果仔細(xì)觀察短吻鱷脊背上的脊?fàn)钔黄?，你就會發(fā)現(xiàn)，每個小刺突都是由皮膚里的骨片組成的。其二，頭部進(jìn)化精巧，這可以使它們在狩獵時能很好地隱蔽自己。它們可以一動不動地埋伏數(shù)小時，只有眼睛和鼻孔露在水線之上，獵物很難發(fā)現(xiàn)它們。還有，它們生有雙層眼瞼，外層眼瞼很像人類的眼瞼，由自上而下的皮膚組成，內(nèi)眼瞼透明，由下而上。當(dāng)短吻鱷趴臥或游動時，內(nèi)眼瞼能起到保護(hù)眼睛的作用，并能讓其在水下看清物體。在水下游泳時，與外界聯(lián)系的各個器官都能完全封閉起來：袋蓋可以關(guān)閉眼睛和鼻孔；內(nèi)眼瞼可以保護(hù)眼睛；被叫做腭閥的封蓋可以關(guān)閉后喉嚨，以阻止水流入喉嚨、胃和肺。這些功能都大大延長了它們在水下的潛伏時間。其三，心臟發(fā)達(dá)。在爬行動物中，它們發(fā)達(dá)的心室結(jié)構(gòu)是獨一無二的。它們長有四個心房，接近于哺乳動物，而一般爬行動物只有三個。捕獵時，強(qiáng)大的心臟能將大量富氧血液輸送到尾部和頭部，增強(qiáng)它們的爆發(fā)力。其四，食性雜。它們幾乎是逮什么吃什么，魚、青蛙和小型哺乳動物，有時像鹿這樣的大型哺乳動物也會成為它們的口中食。加上它們是冷血動物，新陳代謝慢，一次飽餐后可以數(shù)月不進(jìn)食，如果是在冬眠情況下，半年多不吃不喝也餓不死它們。這一切都大大地提高了它們的生存能力。

獨特的“鳥肺”

為了掌握短吻鱷在野生環(huán)境中的行為習(xí)性，科學(xué)家們對其進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測。他們將短吻鱷掀翻在地，用繩子捆住它們的大嘴，然后采集血液，測量身體，檢查牙齒，最后再給它們裝上無線電跟蹤器，以便于跟蹤觀察。

通過解剖死亡短吻鱷，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，短吻鱷的呼吸方式屬于缺氧呼吸，這意味著它們在進(jìn)行奔跑、搏斗等活動時通過這種呼吸方式為肌肉提供動能。哺乳動物正相反，大部分活動是需氧呼吸。人類只有在進(jìn)行沖刺、舉重等活動時才使用缺氧呼吸，因為這種呼吸方式比需氧呼吸能更快地產(chǎn)生能量。

科學(xué)家通過比較鳥類的肺器官發(fā)現(xiàn)，短吻鱷的肺有著鳥肺的許多特點，比如空氣沿著一個單向通道進(jìn)行流通。這種結(jié)構(gòu)一般被認(rèn)為是鳥類所獨有的，因為鳥類飛翔時需要吸進(jìn)大量氧氣。但最新研究結(jié)果揭示，這種單向氣流流通模式很可能起源于鳥類和短吻鱷的共同祖先——生活在三疊紀(jì)時期的早期爬行動物祖龍。科學(xué)家目前仍不清楚的是，短吻鱷是如何進(jìn)行呼吸的，因為它們?nèi)鄙嬴B肺所具有的氣囊。科學(xué)家推測，由祖龍進(jìn)化而來的各種動物都繼承了這種呼吸模式，如鱷魚、恐龍和由小型恐龍演化而來的鳥類。這種肺結(jié)構(gòu)提高了它們的生存優(yōu)勢，讓它們能夠進(jìn)行劇烈的運動。

黑色粉瘤之謎

短吻鱷狩獵時一般采取伏擊方式獵捕食物。它們先挑選一個隱蔽處，將自己隱藏好，耐心等待獵物送上門來，然后以驚人的速度突然從水中竄出，撲向獵物，往往是一擊必中，成功率極高。短吻鱷獨特的捕獵方式讓科學(xué)家們懷疑它們身上可能配備著某種傳感器，可探查到來自水面的振動。但是，他們一直沒有搞清楚這些傳感器究竟長在什么地方。

短吻鱷通常都采取伏擊方式進(jìn)行捕獵。它們先挑選一個隱蔽處，將自己隱藏好，耐心等待獵物送上門來，然后以驚人速度突然從水中竄出，撲向獵物。

短吻鱷嘴邊長了許多黑色粉瘤，研究發(fā)現(xiàn)這些粉瘤與神經(jīng)相連，而這些神經(jīng)穿過頜骨孔連向大腦。實際上，短吻鱷的粉瘤是一種“壓力感受器”，經(jīng)過了數(shù)百萬年的進(jìn)化，最終解決了長有盔甲皮動物的觸感問題。

短吻鱷可以一動不動地埋伏數(shù)小時，只有眼睛和鼻孔露在水線之上，使獵物很難發(fā)現(xiàn)它們。短吻鱷生有雙層眼瞼，內(nèi)眼瞼能起到保護(hù)眼睛的作用。

最近，有科學(xué)家通過對短吻鱷的觀察研究，終于揭開了這一秘密?？茖W(xué)家在研究短吻鱷的腦結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，短吻鱷嘴邊長了許多黑色粉瘤。他們還發(fā)現(xiàn)，不僅美洲短吻鱷生有這種粉瘤，在鱷科動物中至少有22個種類都長有類似的結(jié)構(gòu)，包括短吻鱷、凱門鱷、鱷魚和印度鱷。多年來，鱷魚生物學(xué)家一直利用這些粉瘤的數(shù)量、位置和樣式作為區(qū)分不同種類的手段，但迄今為止沒有一個人能解釋清楚這些粉瘤究竟起了什么作用。

通過解剖短吻鱷的腦袋，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些粉瘤與神經(jīng)相連，而這些神經(jīng)穿過頜骨孔連向大腦。這些頜骨孔被叫做列孔，所有動物的頭上都生有這種孔洞，其作用是輸送血管和各種面部神經(jīng)，如傳導(dǎo)視覺和嗅覺信號的神經(jīng)。

為了弄清究竟是哪種神經(jīng)與粉瘤相連，科學(xué)家將一種顏料注入神經(jīng)中。隨著顏料被神經(jīng)細(xì)胞慢慢吸收，留下了一道明顯痕跡，科學(xué)家據(jù)此確定哪個粉瘤與哪個大三叉神經(jīng)相接，大三叉神經(jīng)主要起刺激皮膚和面部肌肉的作用。雖然還無法確定具體作用，但這些粉瘤顯然具有非常重要的作用。

其實，并非所有古代鱷魚都生有列孔。在上下頜長有相同列孔的鱷魚是那些生活在陸地與水相交地方的鱷魚，如現(xiàn)生的短吻鱷和鱷魚，而沒有列孔的鱷魚則完全生活在干旱的陸地上。

特化器官“壓力感受器”

科學(xué)家猜測，短吻鱷等鱷科動物的黑色粉瘤可能是某種傳感器，能將環(huán)境信息直接傳導(dǎo)到大腦，這對于那些生活在水陸之間的動物顯然意義重大。為此，科學(xué)家將20只幼短吻鱷運往美國馬薩諸塞州伍茲霍爾市的一家海洋生物實驗室，這是一個大型神經(jīng)科學(xué)研究中心，之前還沒有任何一位科學(xué)家利用這里的先進(jìn)儀器研究過鱷魚。這次，科學(xué)家在實驗室里打開了一條活短吻鱷的顱骨，將一個電極插入它的腦區(qū)，這片腦區(qū)負(fù)責(zé)接收來自三叉神經(jīng)的電信號。

科學(xué)家做了這樣一個試驗：他們將電極與一臺能放大和記錄腦活動的設(shè)備相連。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞被激活后，擴(kuò)音器就會發(fā)出一連串有節(jié)奏的“嘟嘟”聲。經(jīng)過一個月的試驗后，科學(xué)家開始調(diào)查是哪種刺激激活了神經(jīng)。他們測試粉瘤能否感覺到光或電磁場，比如某些鰻魚的皮膚就能感覺到電磁場的存在。他們首先將一些微粒吹到鱷魚的粉瘤上以觀測它們是否能感覺到氣味或味道，但揚聲器沒有發(fā)出“嘟嘟”聲；而后，他們將手臂伸進(jìn)水槽里，這時揚聲器發(fā)出了聲音。

進(jìn)一步的試驗得出結(jié)論：水面上的漣漪引起了粉瘤振動，接著激活神經(jīng)，將信息傳送到腦區(qū)。這對于那些靜靜地潛伏在淺水區(qū)域等待獵物上門的動物來說具有至關(guān)重要的意義，同時也解答了為什么生活在干旱陸地上的鱷魚沒有粉瘤的原因。

科學(xué)家還不想過早地下結(jié)論。他們認(rèn)為，如果某人刺了你的眼睛，你的視神經(jīng)就會被激活，但這并不意味著你的眼睛就是刺痛感覺器。短吻鱷粉瘤的作用除了用來探測水面漣漪，是否還有我們不知道的其他作用？短吻鱷是否也像其他動物那樣通過視覺和聽覺發(fā)現(xiàn)獵物？

科學(xué)家用塑料布將幾條短吻鱷的耳朵包起來，把它們放入一個完全黑暗的水槽里，用一個紅外線攝像機(jī)記錄鱷魚的反應(yīng)。然后，他們將一滴水滴在水面上。雖然看不見也聽不到，但所有鱷魚都徑直朝水滴落下的方向游去。

接著，科學(xué)家又做了一個試驗：用塑料布包起短吻鱷的口鼻部，這樣粉瘤就無法接觸到水或空氣。他們再次將水滴入水槽，而這一次短吻鱷沒有任何反應(yīng)?，F(xiàn)在可以慶祝了，因為試驗最終證實了科學(xué)家們的猜想，即粉瘤是短吻鱷獨有的一種特化器官，是用來探測水面波動的。短吻鱷的粉瘤作為“壓力感受器”，經(jīng)過數(shù)百萬年的進(jìn)化，解決了長有盔甲皮動物的觸感問題。

短吻鱷在20世紀(jì)50～60年代幾乎被獵殺殆盡。但是，一當(dāng)受到禁獵保護(hù)，短吻鱷的種群數(shù)量恢復(fù)極快，這得益于它們超強(qiáng)的繁殖能力。

繁殖與護(hù)幼行為

在成功破解短吻鱷的黑色粉瘤之謎后，科學(xué)家又將研究重點轉(zhuǎn)向短吻鱷的繁殖方式。短吻鱷在20世紀(jì)50～60年代幾乎被獵殺殆盡，然而，一當(dāng)受到禁獵保護(hù)，短吻鱷的種群數(shù)量恢復(fù)極快。短吻鱷能做到這一點，得益于它們超強(qiáng)的繁殖能力。

為了記錄、觀察短吻鱷的繁殖過程，科學(xué)家經(jīng)常悄悄地接近短吻鱷的巢穴，但在做這件事時，他們必須十分小心謹(jǐn)慎，因為處在孵卵期的雌鱷的脾氣暴戾，極具攻擊性，一旦驚擾了它們，就可能給研究者帶來莫大的危險。為此，科學(xué)家在鱷巢旁的一棵小樹上安裝了一架微型攝像機(jī)，以便詳細(xì)記錄雌鱷產(chǎn)卵和孵卵的過程。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，雌鱷一窩能產(chǎn)30～50枚卵，卵產(chǎn)出后立即被雌鱷埋進(jìn)漚爛的植物堆里。鱷魚的孵化巢就像一個大堆肥，用泥土和植物堆積而成，約1米高，2米寬。由于腐爛的植物可以產(chǎn)生大量熱能，因此鱷巢可以為卵的孵化提供足夠的熱量。鱷卵能對不同的環(huán)境溫度產(chǎn)生不同的反應(yīng)。如果溫度低于80華氏度（華氏度=32+攝氏度×1.8），孵化出來的幼鱷全是雌鱷；如果溫度高于90華氏度，孵化出來的則是雄鱷；如果溫度介于兩者之間，孵化出的幼鱷則是雌雄混雜。

幼鱷一出生便發(fā)出“嘶嘶”的尖叫聲，聽到聲音后，雌鱷立即將它們從堆積物中挖出來。此后幼鱷與雌鱷一直呆在巢穴旁，如果遇到危險，幼鱷通過尖叫向母親報警，雌鱷聽到后迅速趕過來保護(hù)幼鱷。這種保護(hù)行為在現(xiàn)代爬行動物中非常罕見?？茖W(xué)家在查閱有關(guān)恐龍的大量資料后，得出一個大膽假設(shè)：某些恐龍可能也擁有與短吻鱷一樣的護(hù)崽行為。

在天氣逐漸變冷后，短吻鱷開始變得越來越遲鈍。當(dāng)環(huán)境溫度低于70華氏度時，它們便停止進(jìn)食。如果溫度進(jìn)一步下降，短吻鱷就會在池塘或河岸上挖洞越冬，進(jìn)入冬眠狀態(tài)，直到天氣再次轉(zhuǎn)暖。

短吻鱷的生命力非常頑強(qiáng)，在結(jié)冰情況下仍能存活。如果水面結(jié)冰，它們就用鼻子頂開冰層，將鼻孔露在外面呼吸。它們有時甚至?xí)粌鲈诒嫔虾脦滋?，但只要冰面一解凍，它們就又開始自由活動了。

強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)

短吻鱷生活在熱帶和亞熱帶地區(qū)的河流、湖泊和沼澤中。氣候炎熱，加上水質(zhì)較差，使得這些地方的水域大量滋生細(xì)菌。而短吻鱷又是一種領(lǐng)地意識極強(qiáng)的動物，為了搶占地盤常常爭得你死我活，一場搏斗過后，雙方身上都會留下累累傷痕。

按照常理，生活在這種環(huán)境中的短吻鱷應(yīng)該很容易被感染，但人們發(fā)現(xiàn)，短吻鱷無論受多嚴(yán)重的傷都能很快恢復(fù)。這是為什么？科學(xué)家認(rèn)為，這是長期適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果。由于短吻鱷搏斗時經(jīng)常嚴(yán)重受創(chuàng)，而它們生活的環(huán)境中又充滿各種傳染性病菌，因此它們不得不進(jìn)化出強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)。科學(xué)家猜測，短吻鱷的血清中可能含有某種抗病菌蛋白質(zhì)。

為了證實這一觀點，科學(xué)家從美洲短吻鱷身上提取血樣進(jìn)行研究，成功地分離出抗病菌白血球和活性蛋白質(zhì)——氨基酸短鏈，這種蛋白質(zhì)也被稱作抗生素肽。研究結(jié)果顯示，短吻鱷血樣中的抗生素肽不僅能殺死單純皰疹病毒和白念珠菌，而且還能殺滅黃金葡萄球菌。黃金葡萄球菌是一種非常致命的超級抗藥性病菌，這種病菌對現(xiàn)存抗生素的耐藥性越來越強(qiáng)，令全世界的醫(yī)生們頭痛不已。

最新研究結(jié)果顯示，短吻鱷血清對艾滋病毒也有很好的抗病毒效能。科學(xué)家將短吻鱷的白血球放入一個盛有艾滋病毒的實驗瓶中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分艾滋病毒都被殺死了。短吻鱷抗體對付艾滋病毒的方式與人類抗體不同，不是直接攻擊入侵病毒，而是先附著在病毒上面，然后再將其分裂瓦解。科學(xué)家希望能分離出活性肽，用來治療艾滋病。

科學(xué)家認(rèn)為至少有四種免疫蛋白質(zhì)具有治療作用，他們下一步的工作就是弄清這些免疫蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，以了解究竟哪一種最有效力。在搞清楚蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)后，這些免疫蛋白質(zhì)或可被制成抗菌藥物，包括藥丸和乳膏。

這些藥物具有非常光明的發(fā)展前景，比如糖尿病患者將鱷魚血乳膏涂抹在潰爛的腳底，可以防止感染，避免被截肢；燒傷患者將鱷魚血乳膏涂抹在被燒傷的皮膚上，可以防止感染，直到受傷皮膚完全愈合。