吃田螺吃到滿嘴田螺籽,可軟體動物不應該是卵生的嗎?


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炒田螺,是很多人愛吃的一道美味。

用力一吸,就吸出了味道鮮美的螺肉是最理想的吃法。

可現實是,你得慢悠悠地用牙籤先將尾部的仔螺挑出來。

要是不挑直接吃的話,時常會硌牙,很是惱人。

等等,田螺不該是卵生嗎?怎麼能直接生出崽來呢?


吃田螺吃到滿嘴田螺籽,可軟體動物不應該是卵生的嗎?


不應該哺乳動物是胎生,鳥類、爬行類、昆蟲和兩棲都是卵生才對嗎?

如果還停留在這樣的觀念裡,那說明你的知識點要更新了。

因為介於卵生和胎生之間,還有一種奇特的生殖方式叫卵胎生。

即是當母體產完卵之後,會先將卵繼續留在母體生殖道內,直到它發育成新個體後才從母體中產出。

我們常吃的田螺,正是採取卵胎生,其仔螺能在體內孵化且週期為一年。


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同樣是螺的福壽螺卻是卵生,什麼決定了卵胎生還是卵生?

儘管很多人都吃過田螺,但可能提到卵胎生還是覺得有點陌生。

但你或者身邊的人可能有過類似噁心的經歷:

打死一隻蒼蠅,結果爆出一肚子蛆。

又或者是沒有看到蟲卵,卻在食物中發現為已孵化的蛆。

比如剛買的醬油,沒過多久就生出了蟲。


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剛打開不久的醬油生蟲了

那麼,你很可能遇到一種特殊的醬亞麻蠅。

與其他蒼蠅不同,它所採取的生殖方式正是卵胎生。

醬亞麻蠅的幼蟲能夠在高鹽環境中生存並生長,僅需5天即可化蛹,再經歷7天蛹期即可羽化成蟲。

它們在6月下旬出現,8月上旬達到高峰,11月上旬消失。

所以,夏季高溫時醬油或是其他含鹽量高的食物容易生蟲的原因。


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普通蒼蠅產出的蠅卵,無法在高鹽環境中孵化


那麼對田螺、醬亞麻蠅等卵胎生的生物來說,好好產卵不行嗎,為什麼偏要搞個不倫不類的生殖方式?

又究竟是什麼決定了生物卵胎生還是卵生?

儘管大多數軟骨魚類和少數硬骨魚類採用的是卵胎生

但科學上研究脊椎動物卵胎生演化的理想材料卻是爬行動物。比如沙蜥就會隨著溫度的改變變換卵生和胎生兩種方式。


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採取卵胎生策略的孔雀魚

地球誕生於46億年前,35億年前出現單細胞生物。

繼寒武紀上演“生命大爆發”後,出現了脊椎動物的魚類。

大約3.7億年前的泥盆紀晚期,魚類中的一些肉鰭魚爬上陸地演化成兩棲動物。

接著又在3.2億年前的石炭紀晚期,某些兩棲動物演化成爬行動物。

可到了二疊紀末期發生的“生物大滅絕”中,地球上96%的海洋生物和70%的陸地生物消失。

慶幸的是,爬行動物並沒有全軍覆沒,倖存者繼續發展演化。


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它們中一部分成員又將目光看向了大海,開始了爬行動物遠征海洋的歷史。

最先取代魚類霸主鯊魚,稱霸海洋的爬行動物便是魚龍。

為了適應海洋的生存,魚龍演化出了類似魚的樣子。

四肢演變成魚鰭狀,能用尾鰭的擺動推動身體快速遊動。

可它們仍用肺呼吸,每隔一段時間必需要到水面上換氣。


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魚龍化石

看上去有海豚的吻,鯨一樣的四肢,但它仍擁有鱷魚的牙齒, 蜥蜴的頭和胸骨。

這些特徵無不告訴人類,魚龍本尊仍是貨真價實的爬行動物。

我們知道爬行動物採用的是卵生方式繁衍後代,如恐龍、鱷魚等。

就算是生活在海洋裡的海龜,到了繁殖季節也會努力爬上海灘產卵。

可據1998年中國貴州發現的化石顯示,魚龍竟是胎生。

因為這具雌性魚龍的腹中還有著尚未發育完全的幼崽。


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可直接產幼崽,不是哺乳動物的胎生方式嗎?

科學家經過研究後發現,魚龍選擇了更為獨特的生殖方式:卵胎生。

卵胎生是指動物的受精卵在母體內孵化成新的個體後從母體產出的生殖方式。

雖然與哺乳動物的胎生神似,但卻有著本質的差別:沒有臍帶。

哺乳動物的臍帶是重要營養供給道,而卵胎生則依然是靠卵內的營養,但孵化的場地選在了母體。


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哺乳動物的胚胎(中央),由臍帶與提供食物的胎盤(頂部)相連

對卵胎生物種來說,蛋早就在媽媽的肚子裡形成了,並且直接在肚子裡孵化。

孵化完成後,它最後又以幼體的形式來到這個世界。

說白了就是一種“假象”。因此,卵胎生又被稱為“偽卵胎”。

如今在英國自然歷史博物館中,收藏有一具正在分娩的魚龍化石。

你能看到,魚龍分娩過程中,小魚龍的尾巴先從母體中出來。


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魚龍分娩模擬圖


類似於魚龍,三疊紀晚期出現的蛇頸龍也能直接產幼崽。

蛇頸龍是一種有著1.5米~15米長度的史前海洋爬行生物。

它擁有長脖子,其四肢與企鵝極為相似,有著如同一條海蛇穿過一個龜殼般的外形。

1987年馬歇爾大學的古生物學教授發現一具7000萬前的蛇頸龍化石竟懷有幼崽。

2004年,英國《自然》雜誌中報告蛇頸龍祖先的海棲爬行動物胡氏貴州龍化石中,發現了其腹部懷有的完全成形的胎兒。


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蛇頸龍


之所以懷有幼崽,科學家認為蛇頸龍也是選擇了卵胎生的生育方式。

至於魚龍和蛇頸龍為何會演化出卵胎生的方式,目前還沒有定論。

除了遠古的海洋爬行動物,現存爬行動物中也有這種生殖方式。

比如蛇亞目中的“巨人”蟒科;與海龜同為殘存海洋爬行動物的海蛇等有鱗類的爬行動物。

青藏高原的沙蜥(Phrynocephalus spp.)更是會隨著環境來改變生殖方式。


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生活在海拔三千米以上的沙蜥種群為胎生,生活低海拔地區的沙蜥則為卵生。

除生殖方式不同外,二者沒有形態學上的差異。

實際上爬行動物中,有鱗類的卵胎生進化約有100個獨立進化起源。

它遠比其他脊椎動物的總和(約34個)還要多得多。

再加上它發生在更低的分類階元,更近的地質年代,因此才說它是研究脊椎動物卵胎生進化的理想材料。


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關於有鱗類爬行動物卵胎生進化的假說中,受到關注較多的有兩種:

冷氣候假說和母體操縱假說。

最初的研究認為爬行動物繁殖模式從卵生到卵胎生的轉變與高緯度或高海拔的冷氣候環境有關。

卵胎生是對低溫環境的使用,由此提出了冷氣候假說。

該觀點認為卵胎生繁殖模式在寒冷氣候中較為常見,生活在高寒環境下的爬行動物通過逐漸延長受精卵在母體內的滯留時間。


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目的是維持胚胎順利發育所需的相對恆定高溫。 母體調溫所帶的好處是出現卵胎生的主要選擇力。

然而,卵胎生爬行動物也常見於低緯度低海拔的溫暖氣候區。甚至溫暖氣候區的卵胎生物種總數超過了冷氣候區的。

這似乎說明,不同氣候區卵胎生進化的選擇利益可能沒有本質的不同。


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另一種母體操縱假說,則認為孕期母體能通過行為調溫,輔以生理調溫使得自身體溫發生調整。

這樣就能胚胎髮育提供相對較高且穩定的適宜熱環境。

而且母體通過體溫調整誘導的後代表型特徵的變異能增強後代的適合度。

該假說被認為能適用於任何情況或任何一個物種,近年來得以研究者們普遍關注和驗證。

不管怎樣,這兩種假說都認為熱需求是導致有鱗類爬行動物卵胎生演化的重要選擇壓力。


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溫度是關鍵氣候要素,爬行動物的胚胎髮育成功率和後代表型受卵孵化穩定或雌體孕期體溫的影響。

胚胎在適宜溫度條件下發育才能產生出表型優化,適合度高的後代。

卵生種類的胚胎髮育受限於外界熱環境,極端氣候區的熱條件會限制許多卵生物種分佈其中。

與卵生種類不同的是,卵胎生雌體具有通過體溫調節給胚胎髮育適宜熱環境的潛力。

這些優勢使得卵胎生蜥蜴能夠適應不同的生存環境,才能分佈在高海拔,寒冷等極端氣候區。


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目前研究的最新進展是:2019年初,中國科學家以青海沙蜥(P. vlangalii)和荒漠沙蜥(P. przewalskii)為研究材料。從分子生物學水平揭示了爬行動物從卵生向胎生演化的遺傳機制,為我們揭開脊椎動物生物方式演化的謎團,提供了重要的理論依據。

這一分析結果顯示,卵胎生進化可能更多地受基因表達的調控,而非序列變異。

相信在不遠的將來,關於卵胎生更深的祕密就會被科學家揭開。

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在對卵胎生的研究中,科學家也發現了該模式也要付出一定的繁殖代價。

比如高母體的死亡率、低生育力或繁殖輸出等。

同為卵胎生的沙虎鯊幼崽,就得進行一場殘酷的戰爭。

通常而言,一頭母鯊每次大概能懷5-12個胚胎

其幼鯊在母體內發育到5個月左右就能成型。


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沙虎鯊

在逐漸成型過程中,它們的兄弟姐妹之間就會開始激烈的廝殺。

輸掉的一方則會被吃掉,最後只剩下“最強的”兩隻幼鯊才能出生。

顯然,看上去雙管齊下的卵胎生方式,並不能保證繁殖的過程萬無一失。

只不過令人驚訝的是,它們殘酷的生存戰爭真的是從孃胎開始……

*參考資料

遺傳研究揭示卵生向胎生的變遷[J].生物學通報,2008(04):10.

劉俊. 爬行動物生殖方式的演化[A]. 中國古生物學會.中國古生物學會第28屆學術年會論文摘要集[C].中國古生物學會:,2015:1.

王徵. 對極端氣候的適應:沙蜥屬蜥蜴的卵胎生進化[D].南京師範大學,2011.

神奇的魚龍 作者: 沈建林 中科院地質地球所 5月22日

【提醒】最新! “醬油生蟲”科研成果出爐,真相來了!人民日報 5月31日 本文部分動圖出處。




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