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在卵生與胎生之間“切換”——奇怪的三趾蜥蜴
王鵬飛 編譯
圖源：sydney.edu.au，N Pezaro攝。
大多數(shù)物種的繁殖模式是單一明確的：要么卵生，要么胎生，一般不能兩種模式兼顧。然而，最近的一項研究成果顛覆了我們已有的認知，悉尼大學(xué)的研究人員首次觀察到一只澳大利亞三趾蜥蜴在產(chǎn)下了三只卵之后，在同一胎中又產(chǎn)下了一只活的蜥蜴寶寶。他們的研究表明，三趾蜥蜴可能會根據(jù)周圍環(huán)境情況在繁殖模式之間進行“切換”。這一研究結(jié)果發(fā)表在《生物學(xué)快報》上。
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繁殖飛躍
卵生物種的卵細胞可能會體外受精（如魚類）或者體內(nèi)受精（如爬行動物、鳥類），這些動物的胚胎依靠蛋黃作為營養(yǎng)來源來繼續(xù)發(fā)育直到孵化。相反，胎生的物種（包括人類）通過體內(nèi)的胎盤支持胚胎發(fā)育，胎盤會給胚胎供給營養(yǎng)直到寶寶出生。
從生理學(xué)上講，從卵生到胎生的進化絕非易事，這種繁殖飛躍需要一整套的進化來匹配，包括一個全新的專業(yè)器官（胎盤）、如何失去堅硬的蛋殼以及如何將胚胎留在體內(nèi)更長時間。盡管實現(xiàn)繁殖飛躍需要這些復(fù)雜的步驟，但一些爬行動物如蛇和蜥蜴，似乎有不同尋常的能力實現(xiàn)繁殖飛躍，這種能力已經(jīng)在至少115組爬行動物中獨立顯現(xiàn)。
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繁殖飛躍的完美模式
三趾蜥蜴的存在，使得澳大利亞成為世界上研究生物進化最好的地方之一，因為它們?yōu)樯飳W(xué)家提供了一幅進化歷程的“快照”，研究人員可以從它們身上看到實際的進化過程。
三趾蜥蜴原產(chǎn)于澳大利亞東海岸，但是在不同地區(qū)它們的繁殖模式不同：新南威爾士州北部的高海拔地區(qū)的種群常為胎生，而生活在悉尼及周邊地區(qū)的種群則為卵生。
先前發(fā)現(xiàn)的三趾蜥蜴的繁殖模式有兩種：一些地區(qū)的三趾蜥蜴卵生，另一些地區(qū)的胎生。當研究人員改變它們的環(huán)境，例如把它們從一個地方移到另一個地方，發(fā)現(xiàn)雌性的三趾蜥蜴保留了它們最初的繁殖模式，這似乎表明胎生還是卵生由基因決定。
然而，近期的發(fā)現(xiàn)動搖了這一論斷。研究人員觀察到一只三趾蜥蜴在同一胎中產(chǎn)下了三只卵和一只活的蜥蜴寶寶，這說明這只三趾蜥蜴可以在胎生和卵生之間“切換”。
從生物學(xué)進化的角度來看，在卵生和胎生之間進行“切換”，可以讓三趾蜥蜴根據(jù)環(huán)境條件來“對沖下注”，以提高繁殖的成功率。這一種現(xiàn)象使三趾蜥蜴成為“世界上最奇怪的蜥蜴”之一，而對三趾蜥蜴的研究將有助于確定物種如何以及為什么會發(fā)生繁殖飛躍。
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選擇最優(yōu)的繁殖模式
研究人員將發(fā)現(xiàn)的這只奇怪的——夠進行繁殖模式 “切換”的——三趾蜥蜴做進一步的實驗研究。首先，選擇了兩只卵進行孵化，其中一只孵化出了一個只健康的蜥蜴寶寶。
研究人員孵化了其中兩個卵，其中一個孵化出了健康的蜥蜴寶寶
接下來，研究人員用掃描電子顯微鏡對卵殼的結(jié)構(gòu)進行了細致入微的研究，發(fā)現(xiàn)這幾只卵的殼比正常的卵殼更薄。不僅如此，在結(jié)構(gòu)方面，它們似乎具有卵生和胎生蜥蜴的混合特征。
這一發(fā)現(xiàn)之所以引人注目有兩個原因：首先，這是脊椎動物在一胎內(nèi)能同時卵生和胎生的第一個例子。第二，在某些情況下，某些個體可能有能力切換繁殖模式。換句話說，由于胎生和卵生各有利弊，個體可以會根據(jù)當前情況選擇最優(yōu)的繁殖模式。
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繁殖模式是如何進化的
目前為止，研究人員仍然不知道這只雌性蜥蜴實現(xiàn)繁殖切換的原因。不過研究人員的前期研究結(jié)果表明，處于從卵生到胎生之間“過渡”的物種，過渡到胎生之前，可能會在繁殖上“對沖下注”，因為這種在繁殖模式之間“切換”對于物種的延續(xù)是有利的，尤其是當環(huán)境在不斷變化或不確定的情況下。
例如，由于極端寒冷、干旱或食肉動物的存在，對暴露在這些環(huán)境中的易受傷害的卵來說是有很大風險的，這意味著能夠胎生的物種可能會占上風。相比之下，長時間的懷孕對母親來說可能是一種負擔，所以在某些情況下，通過卵生模式提前產(chǎn)下后代也可能是有益的。
研究者認為，其他從卵生進化而來的胎生物種也可能會使用靈活的繁殖切換。因此，對這種小型澳大利亞蜥蜴的進一步研究，將會幫助我們弄清物種如何以及為什么會有重大的繁殖飛躍。
參考文獻：
https://theconversation.com/the-first-known-case-of-eggs-plus-live-birth-from-one-pregnancy-in-a-tiny-lizard-113460
https://news.mongabay.com/2019/04/unusual-lizard-lays-eggs-then-births-a-live-baby-in-the-same-pregnancy/
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