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蜘蛛居然會哺乳?奶水足還營養好?

|· 本文來自“我是科學家”·|

提到哺乳,我們腦海中最先浮現出的畫面大概是這樣:

圖片來源:Pixabay

這樣,

圖片來源:圖蟲創意

或是這樣的。

圖片來源:圖蟲創意

一直被模仿從未被超越的“哺乳”行為

沒錯,在大家的印象中,哺乳行為是哺乳動物獨有和專長的特征——畢竟它們本來就是因為能通過乳腺分泌乳汁哺育后代而得名的[1]。這一特征雖然一直被其他動物“模仿”,但從來沒有被超越。

比如一些鳥類(鴿子、企鵝、火烈鳥等)有類似“哺乳”的行為,不過它們并沒有乳腺,只能把喉嚨下的嗉囊分泌營養豐富的“乳汁”經喙出來喂養幼鳥[2]

火烈鳥正在用“乳汁”哺育幼鳥。圖片來源:Robin Müller|Wikimedia Commonts

又比如幾年前科學家發現的一種胎生蟑螂——太平洋碩蠊(Diploptera punctata),也能產生一種富含高蛋白的“晶體乳汁”來為后代提供營養[3],但它們并不會長期喂養后代。

太平洋碩蠊胚胎內的“晶體乳汁”。來源:http://journals.iucr.org

哺乳蜘蛛橫空出世

而最近,一種身長不足1厘米的小蜘蛛,打破了這項一直以來被哺乳動物壟斷的特長,晉級成為目前首例哺乳動物之外可以長期“泌乳”養育后代的無脊椎動物。

這項有趣的新發現,由中國西雙版納植物園的權銳昌和陳占起團隊領銜完成,研究結果剛剛登上了今年11月30日的《科學》雜志。

陳占起博士和他的大蟻蛛。攝影:王曉亮

這只一夜走紅的“哺乳”蜘蛛名叫大蟻蛛(Toxeus magnus),它生活在新加坡、中國廣東等熱帶、亞熱帶地區。大蟻蛛雖然乍一眼看上去像螞蟻,但仔細觀察就會發現它其實是一種“假裝成螞蟻”的跳蛛。

酷似螞蟻的大蟻蛛(Toxeus magnus) 來源: Sarefo| Independent

研究人員發現,大蟻蛛不僅可以產生乳汁,還會一步不離地照顧幼蛛到成年。這種現象在無脊椎動物中十分罕見,其他蜘蛛上目前也沒有發現過,可以說顛覆了大家已有的認知。

實驗室中窺見蜘蛛哺乳

科學家們是如何發現大蟻蛛哺乳的秘密呢?

野外大蟻蛛的巢穴。圖片來源:參考文獻[2]

在自然狀態下,大蟻蛛的巢穴都是封閉而隱秘的(如上圖),人們不太容易觀察到巢穴內部的情況,而在實驗室中,用來培養它們的透明盒子為科學家觀察它們行為提供了方便。

實驗室中用來飼養大蟻蛛的盒子。圖片來源:參考文獻[2]

在研究大蟻蛛的過程中,研究人員無意發現了奇怪的現象——大蟻蛛的幼體在出生的前20天從來沒有離開過自己的巢穴,母親在這期間也沒有從外面帶食物回巢,但是幼體的體型卻在20天的時間里變大了接近四倍(從出生時的0.9mm長到了第20天的3.5mm)。

這使得研究人員非常好奇:雌大蟻蛛是怎么喂養后代的呢?

在飼養大蟻蛛的過程中,研究人員無意間發現,許多幼蛛們會長時間圍在母體的腹部周圍,就像哺乳動物中幼仔主動找媽媽喝奶的行為一樣。

幼蛛就爬到母體腹部尋找“乳汁”。來源: sciencemag.org

經過更仔細的觀察,研究人員驚喜地發現,原來,雌性大蟻蛛腹部有一條生殖溝,會分泌出一種類似乳汁一樣的液滴,幼蛛就是通過吸食這些液滴長大的。

雌性大蟻蛛腹部圖(A)和雌性大蟻蛛生殖溝和乳汁的放大圖(B)。圖片來源:參考文獻[2]

通過進一步的分析,科研人員發現大蟻蛛乳汁中的主要成分是蛋白質,脂肪和糖類。和牛奶相比,脂肪和糖類的含量會稍微低一點,但是蛋白質的含量卻是牛奶中的四倍,這么看來,蜘蛛奶還是當之無愧的高營養乳品呢[2]

愛吃奶的大蟻蛛寶寶

在幼蛛剛孵化的前7天,大蟻蛛媽媽會將乳汁分泌到巢穴內的各處,供幼蛛取食。7天之后,雌蛛不再主動分泌乳汁,幼蛛就會爬到母體的生殖溝來自己尋找乳汁。

當科學家用涂改液封住雌蛛乳腺,幼蛛依然會簇擁過去尋找乳汁。來源:sciencemag.org

出生后20天開始,這些幼蛛開始漸漸學著離開巢穴去找食物,但與此同時,它們也并沒有完全“斷奶”,就好像嬰兒開始吃“輔食”一樣。

直到幼蛛出生后40天,已經接近成年的階段,它們才開始完全依靠外出捕食來填飽肚子,而這個時候幼蛛個體已經接近媽媽的4/5了。

這些蜘蛛寶寶都很“戀家”,每天外出飽腹后都不忘“回家看看”:即便完全斷奶,在接下來的20天里,幼蛛都會白天離巢找食,晚上回巢過夜。

直到成長到60天后,幼蛛完全成年,它們才不再返回巢穴,獨自闖蕩世界[2]

盡心盡責的全職好媽媽

那么,“喂奶”的行為,對于幼蛛的成長有怎樣重要的意義呢?

答案是必不可少!如果在大蟻蛛寶寶完全不喝“母乳”,就會在孵化后的十天左右全部死亡。而在20-40日齡的“輔食”期,雖然已經可以不完全依賴母乳,但是有母乳喂養的幼蛛存活的比例比沒有母乳喂養的幼蛛更高[2]

除了提供“母乳”,大蟻蛛媽媽對于幼蛛無微不至的照顧也能讓更多寶寶活下來。比如,在同樣不提供母乳的情況下,孵化20天后有雌蛛在家照料的幼蛛比沒有雌蛛照料的幼蛛存活率更高。

一方面是因為雌蛛可以更好的保護幼蛛不被掠食者捕食,另一方面,雌蛛可以定期清除巢穴內的寄生蟲,為幼蛛的生長提供更好的環境。

更有趣的是,大蟻蛛家族比較“重女輕男”——在寶寶成年后,雌蛛會將成年的雄性個體驅逐離巢,使得巢穴內女兒的比例明顯高于兒子們。

科研人員推測,這種現象大概是因為更多的雌性有利于產生更多的后代,對于壯大家族也更加有利[2]

幼蛛出生后,身體大小隨時間的變化。橫坐標為孵化后的天數,縱坐標為幼蛛體長的變化(mm)。孵化0-20天內(A+B階段),幼蛛還沒有離開巢穴,完全靠進食母乳存活;孵化20天后,幼蛛開始離開巢穴捕食其他食物,靠捕食其他食物+母乳存活(C階段);在孵化后40-60天,幼蛛開始逐漸停止進食母乳,完全依靠捕食,但是仍會回到原來的巢穴(D階段);完全成年,開始獨立生活(E階段)。圖片來源:參考文獻[2]

在此之前,大家通常認為這些行為僅存在于壽命較長的高等社會性哺乳動物類群中。可以說,大蟻蛛所展現出的哺乳行為以及長期照料后代的行為,刷新了我們對于無脊椎動物的傳統印象。

而科學家在大蟻蛛身上的這一新發現,不得不讓我們重新思考哺乳現象的進化起源、進化歷史和意義等問題。或許,大蟻蛛并不是個例,未來還會有更多的無脊椎“哺乳動物”被人們發現!(編輯:Yuki)

參考鏈接:

  1. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%93%BA%E4%B9%B3%E5%8A%A8%E7%89%A9
  2. Z. Chen et al., “Prolonged milk provisioning in a jumping spider,” Science, doi:10.1126/science.aat3692, 2018.
  3. https://www.sciencealert.com/scientists-think-we-should-start-drinking-cockroach-milk-superfood
The End

發布于2018-12-03, 本文版權屬于果殼網(guokr.com),禁止轉載。如有需要,請聯系果殼

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