雜交“怪物”鴨嘴獸

張佳

自然界有許多奇奇怪怪的生物，鴨嘴獸就是其中最奇怪的一類(lèi)。當(dāng)人們第一次見(jiàn)到那個(gè)長(zhǎng)著鴨子嘴、海貍尾、水獺足的動(dòng)物標(biāo)本時(shí)，他們還以為這是把鴨子的嘴巴縫進(jìn)了河貍皮里偽造出的一種新生物。后來(lái)，人們看到了活著的鴨嘴獸，才相信它是自然界真實(shí)存在的。人們將這種看上去既像爬行動(dòng)物又像哺乳動(dòng)物，還像鳥(niǎo)類(lèi)的動(dòng)物劃入了哺乳動(dòng)物類(lèi)，但實(shí)際上，鴨嘴獸也許更應(yīng)該被視作以上三類(lèi)動(dòng)物的雜交體。

像人又像鳥(niǎo)的性染色體

鴨嘴獸不僅外表很奇特，隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)了鴨嘴獸身上更多奇怪之處，比如它的性別決定方式。

我們知道，包括人在內(nèi)的大部分哺乳動(dòng)物的性別是由X和Y染色體決定的：帶有2個(gè)X染色體的便是雌性，帶有1個(gè)X和1個(gè)Y染色體的便是雄性。如果鴨嘴獸確實(shí)是哺乳動(dòng)物，它也應(yīng)該符合這一規(guī)律，但事實(shí)卻略有出入。

鴨嘴獸有26對(duì)染色體，但它的常染色體和性染色體形態(tài)上很相似，科學(xué)家一直很難從中找出性染色體。后來(lái)，在高倍顯微鏡的幫助下，科學(xué)家才觀察到，原來(lái)鴨嘴獸總共有5對(duì)彼此獨(dú)立的染色體。在體細(xì)胞分裂成生殖細(xì)胞時(shí)，5條X染色體和5條Y染色體會(huì)分別連成一線，重組成兩條獨(dú)立的X染色體和Y染色體各自進(jìn)入生殖細(xì)胞中，生殖細(xì)胞兩兩結(jié)合成胚胎后又?jǐn)嗔殉?0條獨(dú)立的性染色體。鴨嘴獸個(gè)體性別的決定方法與其他哺乳動(dòng)物相似：帶有10條X染色體的便是雌性，帶有5條X染色體和5條Y染色體的便是雄性。

如果將5條性染色體看成一條完整的染色體的話，那么鴨嘴獸決定性別的方式似乎與哺乳動(dòng)物很一致。但奇怪的是，鴨嘴獸的性染色體上的基因，與鳥(niǎo)類(lèi)性染色體的基因的相似程度遠(yuǎn)高于哺乳動(dòng)物，比如其中一個(gè)X染色體中的DMRT1基因是鳥(niǎo)類(lèi)Z染色體上最常見(jiàn)的基因，另一些X染色體與絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物的X染色體沒(méi)有序列相似性，反而部分跟鳥(niǎo)類(lèi)的性染色體同源。從這個(gè)角度看，鴨嘴獸的性染色體到底應(yīng)該稱(chēng)為X和Y還是鳥(niǎo)類(lèi)的性染色體Z和W呢？

下蛋卻又哺乳

鴨嘴獸的另一怪異之處在于，它既像鳥(niǎo)類(lèi)和爬行動(dòng)物一樣下蛋，并靠自己的體溫孵化，卻又像哺乳動(dòng)物一樣分泌乳汁哺育幼崽。為什么它表現(xiàn)出這樣矛盾的行為？

鴨嘴獸的基因解釋了原因：它既有爬行類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)成卵過(guò)程的必需基因，也有哺乳動(dòng)物泌乳過(guò)程的基因。卵生動(dòng)物未孵化出來(lái)前，它發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)全部來(lái)源于卵，其中卵黃是卵的重要組成部分，也是卵生動(dòng)物胚胎的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)和爬行動(dòng)物而言，與卵黃形成有關(guān)的基因至關(guān)重要，因此演化至今，與卵黃形成有關(guān)的三種基因在鳥(niǎo)類(lèi)中幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，但鴨嘴獸的基因組中只剩下其中一種基因，用于維持卵的形成，而這三種基因在不再產(chǎn)卵的哺乳動(dòng)物體內(nèi)完全消失了。

只剩一種卵黃基因不要緊，因?yàn)轼喿飓F幼崽的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源主要還是乳汁。在牛、羊、人類(lèi)等哺乳動(dòng)物的乳汁中，酪蛋白的含量相對(duì)比較高，因此科學(xué)家們將這種蛋白的存在作為乳汁的標(biāo)志之一?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，酪蛋白在鴨嘴獸的乳汁中尤其豐富，而且在鴨嘴獸的基因組中也找到了與酪蛋白合成有關(guān)的基因，由此可見(jiàn)，鴨嘴獸確實(shí)已經(jīng)能泌乳了。不過(guò)，鴨嘴獸并不像大部分哺乳動(dòng)物那樣演化出專(zhuān)門(mén)的哺乳器官，它的泌乳腺體隱藏在腹部?jī)蓚?cè)，小鴨嘴獸通過(guò)舔食腹部來(lái)取食乳汁。

其他古怪之處

鴨嘴獸還有許多爬行動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物三類(lèi)動(dòng)物的混合特征。

鴨嘴獸不僅長(zhǎng)著一張鴨子般的嘴，它也與鳥(niǎo)類(lèi)一樣，嘴里并沒(méi)有牙齒。研究了鴨嘴獸的基因組后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大約在1.2億年前鴨嘴獸就失去了牙齒，當(dāng)時(shí)它丟失了四個(gè)負(fù)責(zé)牙齒發(fā)育的基因，包括控制牙釉質(zhì)的形成和牙本質(zhì)的生長(zhǎng)的基因。這個(gè)時(shí)間與鳥(niǎo)類(lèi)的牙齒退化時(shí)間很接近，不過(guò)，雖然同樣是“無(wú)齒之徒”，鴨嘴獸的鴨嘴與鳥(niǎo)類(lèi)的喙還是有很大區(qū)別。

鴨嘴獸的鴨子嘴非常柔軟，可以彎曲，其中遍布神經(jīng)，更多的是起到傳遞感覺(jué)的作用，不能像牙齒一樣咬斷食物，這一點(diǎn)與哺乳動(dòng)物的嘴唇相似。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，鴨嘴獸會(huì)將沙礫和食物一起吞下，在水中來(lái)回吞吐，從而將食物磨碎再吞入腹中。鳥(niǎo)類(lèi)的喙則是堅(jiān)硬的角質(zhì)，沒(méi)有感覺(jué)功能，不同形狀的鳥(niǎo)喙為了適應(yīng)不同的食性而演化，能將食物絞斷或搗碎再吞入。

鴨嘴獸還有一個(gè)哺乳動(dòng)物少有、而爬行動(dòng)物常見(jiàn)的特征，那就是分泌毒液。雄性鴨嘴獸的后腳上有一個(gè)刺突，與腺體相連，可分泌毒液。鴨嘴獸的毒液中，只有三種毒素是其特有的，其余的毒素在其他生物毒液中都有發(fā)現(xiàn)，其中就包括蛇和蜥蜴，它們用于生產(chǎn)毒素的基因是一致的。不過(guò)，與爬行動(dòng)物將毒液用于捕食時(shí)麻翻獵物不相同，鴨嘴獸的毒液更多用在求偶活動(dòng)中。雄性鴨嘴獸主要在春季的時(shí)候產(chǎn)生毒液，這恰好是鴨嘴獸繁殖的季節(jié)?？茖W(xué)家推測(cè)，鴨嘴獸會(huì)在爭(zhēng)奪伴侶的時(shí)候分泌這種毒液，雙方互刺，誰(shuí)能率先將競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手麻翻，就能在激烈的戰(zhàn)斗中獲勝。這與眾多哺乳動(dòng)物的形式多樣的求偶比賽有異曲同工之處。

看來(lái)，鴨嘴獸確實(shí)是站在爬行動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物的演化之路的交叉口上，增之一分就成為更完全的哺乳動(dòng)物，退之一分也可以回到爬行動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)的道路上去。鴨嘴獸的存在不僅讓我們看到了哺乳動(dòng)物最初的樣子，更是展現(xiàn)出了演化的奇妙之處。