(图片来源:陈占起)
18世纪的生物学家卡尔·林奈根据乳腺这一关键特征将一群动物划分为“哺乳动物”,具有乳腺的雌性个体可以通过产奶来哺育幼崽。虽然泌乳是哺乳动物的普遍特征,但事实证明这种现象不是独一无二的。科学家们后来了解到一些同样靠产奶来哺育幼体的非哺乳类的生物。以蟑螂为例,它们用一种富含蛋白质的乳状液体来滋养发育中的胚胎。2018年11月29日发表在Science杂志上的一项新研究显示,至少还存在一种靠制造乳汁哺育后代的无脊椎动物,这种形似蚂蚁的跳蛛叫做大蚁蛛(Toxeus magnus)。
“像这种不属于哺乳动物的泌乳哺育的情况并不多,”赫尔大学的动物学家James Gilbert说,他没有参与这项研究。“无脊椎动物总能让你吃惊。”
陈占起是中国科学院综合保护中心的博士后,他和同事们之所以开始探究大蚁蛛的亲代行为,是因为注意到这种蜘蛛的育种巢中要么是一些成蛛,要么只有带着孩子的一只雌性成蛛——这一现象暗示着雌蛛参与了对后代的长期抚育。在更加深入的调查下,研究人员发现了一件令人费解的事:幼蛛虽然没有离开巢穴却在逐渐长大,而母蛛也似乎没有带给它们任何食物。
关于后代的营养来源有几种可能的解释,陈博士说道,比如营养卵(作为粮食储备的未受精卵)或者反刍(亲代将吃下的食物吐出喂给后代)。但是该团队的观察导致了另一种意想不到的可能。一天晚上,在陈博士在为生长中的蜘蛛记录体型数据的时候,他看到一些幼蛛贴在了母蛛的身体上——就像哺乳动物咬住母亲的乳腺一样。“我有很多种假设,但并不包括这一种,”陈博士告诉The Scientist,“那时我非常激动,觉都睡不着了。”
一个巢穴里的成熟雌性大蚁蛛和它两周大的幼蛛们。(图片来源:陈占起)
这一惊人的发现衍生出了一系列补充的实验。当研究人员把这种小动物放到显微镜底下看时,他们发现母蛛会从上腹沟中分泌一种乳汁般的物质,上腹沟在腹部开口用于产卵的位置。这些分泌物“非常像哺乳动物的乳汁,”陈占起的合作者兼实验室组长权锐昌说道。
该团队随后分析了这种乳汁中的成分,发现其中含有糖、脂肪以及四倍于牛奶的蛋白质。他们也证明了这种乳汁对于后代的生存是相当关键的。研究人员堵塞了母蛛的上腹沟,幼蛛在孵化后还不到10天就死了。
在破壳而出后的20天中,幼蛛们仅以母乳为食。然后它们开始离开巢穴觅食,但仍会继续食用几周母乳,直到快要到性成熟的时候才停下。据陈博士所述,这种延长的泌乳期以及亲密的母婴关系,要比蟑螂更加类似于在哺乳动物上观察到的过程,蟑螂只是用它们的乳汁来滋养发育中的胚胎。
“他们表现出像哺乳动物一样的母系抚育,这非常强大,”巴西圣保罗大学的行为生态学家Eduardo Santos说道,他未参与这项研究,“这真是太酷了。”
陈占起、权锐昌和同事们还留有一些问题,他们希望能够通过以后的实验来解决。比如,他们计划探究这些蜘蛛是否也像哺乳动物一样通过乳腺来制造乳汁,以及寻找其他有类似的亲代行为的无脊椎动物。
“(这项)研究让我想知道其他蜘蛛和生物会是什么情况,”田纳西大学查塔努加分校的生物学家Hope Klug说道,他未参与此项研究。“自然界中的亲代抚育很有可能比我们预料的要多得多。”