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在2014年1月,一只澳大利亚三趾蜥蜴下了三个蛋,这本身对于蜥蜴来说是件稀松平常的事情。然而,几周后,其中一个蛋孵化出了小蜥蜴,紧接着一周后,同一只亲本竟然又活生生地产下了一只小蜥蜴!是的,两个小生命,一个来自蛋,一个来自活产,同一只亲本,同一窝!这只犹豫不决的蜥蜴展现了令人难以置信但真实的事实:活产与卵生的界限是模糊而复杂的。
动物通常有两种方式繁衍后代:一种是活产,即技术上称为胎生(viviparity),另一种是下蛋,然后幼崽孵化出来,这称为卵生(oviparity)。这两种方式各有优缺点:卵生可以让亲本更频繁地拥有更多后代,且对亲本的压力较小,但蛋在野外容易受到威胁。
相比之下,胎生动物则将胚胎安全地保持在亲本体内,但这可能对亲本造成较大负担。从进化的角度看,卵生是默认设置,是骨骼动物最初的方式。许多动物群体一直保持这种方式,例如所有的龟和鸟类。
然而,我们的哺乳动物祖先在数亿年前一次偶然的机会中转向了胎生,几乎所有的现存哺乳动物物种都继承了这一习性。一些群体则不那么明确,例如在鱼类和两栖动物中,胎生从卵生祖先中分别独立演化了多次。
蜥蜴和蛇属于爬行动物中的鳞目(squamates),其中约五分之一的鳞目动物是胎生的,包括响尾蛇、一些蜥蜴和某些刺蜥等。事实上,在蜥蜴和蛇的家族树中,从卵生到胎生的转变发生了超过100次。
不仅如此,还有一些中间形态的物种。有些物种会产蛋但不立即孵化,它们将蛋保留在体内,让胚胎继续成长,然后才孵化蛋,这称为蛋保留。其他物种则产生蛋的部分,如蛋黄,但从不完全形成蛋——相反,它们直接产出这些蛋黄滋养的后代。
有些鳞目动物既会下蛋也会胎生。同一物种的一个群体可能会倾向于下蛋,而另一个群体可能会倾向于胎生。当然,还有我之前提到的澳大利亚蜥蜴,它是第一种已知在同一窝小蜥蜴中同时采用两种方式繁殖的蜥蜴。
这种繁殖方式的可变性使得蜥蜴和蛇成为研究生殖进化的宝贵资源。人类的祖先也经历了从卵生到胎生的进化转变,但那发生在遥远的过去,研究起来非常困难。因此,研究人员可以转向我们的爬行动物亲戚来寻找关键问题的答案,比如这种转变如何影响胚胎的营养方式。
在蛋内,成长的胚胎从蛋黄中获取营养。如果蛋消失了,胚胎仍然需要营养。在我们这些胎生哺乳动物中,我们有一种特殊的营养组织——胎盘。在许多胎生的蜥蜴和蛇中,解决方案很简单:它们失去了蛋的许多部分,如蛋壳,但保留了蛋黄。
蛋黄仍然为亲本体内的胚胎提供食物。一些胎生蜥蜴群体甚至更进一步,演化出了新的特化组织来滋养胚胎。它们通过重新利用蛋内的一些现有组织,如蛋黄囊或气体交换膜——绒毛膜,来实现这一点。
这些组织,曾经是为了最好地支持蛋内的胚胎而演化出来的,现在被转化为一种新的结构,专门用于在亲本体内滋养胚胎。这听起来可能很熟悉,因为我们的哺乳动物祖先在胎盘进化过程中也修改了类似的蛋组织!令人惊讶的是,通过研究蜥蜴和蛇的繁殖方式,我们可以拼凑出我们自己的生殖策略是如何进化的。
因此,那只澳大利亚蜥蜴不仅仅是大自然的奇观——它代表了两种种殖习惯之间的桥梁,这两种习惯并不像我们通常认为的那样截然分开。那只蜥蜴及其亲属为我们理解允许我们所有人出生的进化过程提供了难以置信的机会。
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