揭开雄性海马用腹袋孵卵子怀孕之谜(图)

2007-01-26 10:30:37 论坛 　 【大 中 小】 发表评论

　　
　　雄海马用腹袋孵卵子
　　
　　海马是最称职的父亲，连生育孩子的任务都能胜利完成。
　　
　　“海马爸爸从不与自己的孩子玩闹，不过作为父亲，雄海马确有独到之处———它能怀孕并生下自己的儿子或女儿。与其同一种属的尖嘴鱼也属于这种情况。
　　
　　这一令人捉摸不透的现象目前有了新的科学解释：原来海马爸爸的独特功能应完全归功于育婴袋中的一个特殊基因。殊不知，这一“新颖”的基因此前还被肝脏、肾脏所具有。最近一期的美国《国家科学院院刊》杂志发表了这一研究成果。”
　　
　　雄海马用腹袋孵卵子
　　
　　古希腊传说中，海马是海王波塞冬的车夫；在中国，海马被视为爱的符号。不过海马的神奇还在于只有雄性才能够怀孕和产子。雄海马腹部有一个小袋，被称为育婴袋，可用来装小海马，每次可装2000只小海马。事实上，育儿袋就是由皮肤褶成的腹袋。
　　
　　每当交配季节来临，“对上象”的雄海马与雌海马的尾部就会交织在一起，缠绵动人。此时，雌海马的卵子被巧妙地放入雄海马的育儿袋里，而雄海马也能够准确地接住卵子。生产了，雄海马的育婴袋的口微微张开并逐渐扩大。随后，一只小海马从开口处喷了出来。类似的情况，也在尖嘴鱼那出现了雷同故事版本。
　　
　　交配前，雄海马或尖嘴鱼下腹部的腹袋就会胀大，准备接受雌海马的卵。而在怀孕过程中，雄海马的腹袋又变成了温室，经过数周后，小海马们便会孵化出来。不过，基因考古学研究人员经过研究，发现这一育婴袋还暗藏着机关。雄海马、雄尖嘴鱼之所以能“越雷池一步”，改变自然界雌性怀孕规律的原因，恰恰就因为这一育婴袋中有一个新基因。
　　
　　不过在此之前，科学家却对海马这种特殊的生育方式有过不同的设想。当时他们认为也许这种雄性怀孕生产的方式，可使海马夫妇节省繁殖后代的时间。当雄海马孵育卵子时，雌海马可以准备下一批卵子。有些雄海马早上生出小海马，晚上就会再次怀孕。
　　
　　育婴袋进化成了子宫
　　
　　哈林等科研人员的研究肯定并不想止步于这种设想面前。“为什么只有海马、尖嘴鱼这种鱼类才有着雄性怀孕？这在进化史上是最令人费解的，我们非常想知道是否基因的原因，”密歇根州立大学的生物学家哈林Harlin-Cognato等科学研究人员借鉴基因研究方法进行了研究。这个研究团队还集中了佛罗里达大学的爱瑞克。霍夫曼（EricHoffman）和得克萨斯州农工大学的亚当。琼（AdamJones）等研究人员。应该说，近几年来基因研究在追踪谱系、种群繁衍中已经发挥了出色的功效。
　　
　　哈林等科研人员坚信育婴袋就是进化过程中的一大创新，“育婴功能需要基因的演化才能具备，”研究人员在对比怀孕与未怀孕的尖嘴鱼、海马的育婴袋的基因后，结果发现是一种新基因在作祟，这一新基因的发现恰恰注解了尖嘴鱼为何是雄性怀孕的机密。进一步研究表明新发现的基因，生成虾红素蛋白。
　　
　　而主要由虾红素蛋白基因构成的育婴袋，经过发育形成上皮组织，并进而形成一个蜂巢状的子宫，胎盘组织就在怀孕期间提供营养，这种方式其实就类似于雌性怀孕、生育的整个过程。由此，在进化中，雄海马也有了自己独特的器官———由虾红素蛋白基因构成的育婴袋，令这一育婴袋完全能发挥出雌性怀孕时的生理机制，类似提供胎盘营养，让卵也能吸收到。
　　
　　“基因会透露你祖宗八代甚至更远古的秘密，整个家族谱系树都能因基因而绘成，而且通过基因研究还能告诉你什么时候这一家族增加了一些新东西，”哈林指出了此次用基因考古学研究的独特之处。
　　
　　新基因是如何演化来的？
　　
　　研究人员在对照了刺鱼、斑马鱼的基因后，新发现的基因早已流淌在脊椎鱼类体内长达上千万年，属于古老的基因，主要负责肝脏和肾的功能。研究人员为这一进化勾勒出了这样一幅图景。在早期，虾红素基因主要还是辅佐肾和肝脏功能。不过，之后这一基因便有了它的第二职业———负责雄海马的育儿袋。最终，第二职业成为虾红素的专职。
　　
　　然而，在雄海马的旧瓶换新酒的过程，雄海马的这一基因具有了新功能，并非遵循在现存基因复制基础上形成。
　　
　　纵观整个进化史，要想在进化中具备新功能需要产生新的基因。基因复制被认为是新基因的主要来源，并且是一种对环境的适应行为。科学家已经找到大量证据表明新的基因是在现存基因复制基础上形成的。在人类图谱超过4万种基因中，大约15000种看起来是通过基因复制产生的。按照进化理论，这些复制产生的基因中有些可能得到新的功能并完成新的任务。
　　
　　不过，这一新理论也许要在海马的育儿袋面前被修正。哈林指出，研究表明，雄海马和雄性尖嘴鱼体内具有育婴功能的基因，是通过已有基因表达的改造而形成。而这在此之前还只是作为一种假设。
　　
　　

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