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鴨嘴獸是怪物?科學家研究了它的基因後發現:小丑是我們人類自己

2022-05-23由 寰宇科學新觀察 發表于 林業

單孔類動物為什麼叫單孔

鴨嘴獸是怪物?科學家研究了它的基因後發現:小丑是我們人類自己

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早在1799年,當英國的動物學家喬治·肖(George Shaw)第一次收到鴨嘴獸的標本時,他做的第一件事就是檢查這個標本身上有沒有縫線。他當時非常疑惑,甚至懷疑這是一起惡作劇,認為這可能是別人將不同動物的身體部位縫合在一起,組成一個“怪物”寄給他的……

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如果你第一次瞭解鴨嘴獸,可能也會認為這是一種怪物:它們有著橡膠一樣質感的喙,足踝處還長著充滿毒液的刺,在光照下烏黑髮亮的奢華皮毛,更神奇的是,它們明明是哺乳動物,卻產卵。

幾個世紀後,科學家們仍在使用更先進,更微妙的工具(比如基因檢測)來研究鴨嘴獸,試圖將它從哺乳動物中分離出去。然而,隨著研究的深入,科學家們不得不思考一個問題:鴨嘴獸真的是怪物嗎,有沒有可能鴨嘴獸才是正常的,奇怪的是其他哺乳動物,包括我們人類呢?

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科學家們在最近一期的《自然》(nature)雜誌上展示了迄今為止最完整的鴨嘴獸基因組,還有它們的近親物種短喙針鼴(同樣是卵生哺乳動物)的基因組。透過深入研究它們的DNA,研究人員可以找到支撐這些生物某些獨特特性的基因和蛋白質,更好地瞭解像我們人類這樣的哺乳動物是如何進化成如此不同於它們的。

鴨嘴獸和四種針鼴都原產於澳大利亞,是世界上現存的少數的單孔類哺乳動物中的兩種——這一類動物可能以其獨特的繁殖策略而聞名,這種繁殖策略包括產卵,然後在孵化後哺育幼崽。這類動物因直腸和泌尿生殖系統共同開口於一個肛門孔而得名,它們沒有分肛門、尿道及產道,而是由合一的總排出腔代替。

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由於單孔類動物很早就與其他哺乳動物分化了,大約在1。87億年前,它們對理解哺乳動物的進化也非常重要。事實上,一些對我們來說很奇怪的單孔性狀可能已經存在於我們共同的祖先身上。

鴨嘴獸的基因組在2008年首次測序。從那時起,技術的進步使得將特定基因定位到染色體上變得更加容易。在早期的嘗試中,只有大約25%的鴨嘴獸基因組是以這種方式被背景化的,而新的版本是96%的被對映。

擁有這樣一張全面的基因圖譜可以比較不同物種的基因組,並有助於填補哺乳動物如何出現然後分化的一步一步故事的空白。例如,許多鳥類和昆蟲都有一種叫做卵黃蛋白原的基因的多個複製,這種基因與蛋黃的產生有關。

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但大多數哺乳動物沒有卵黃蛋白原基因。但新的基因組顯示,鴨嘴獸和針鼴有一個複製,這有助於解釋它們異常的產卵過程——並暗示這個基因(也許還有生殖策略本身)可能是我們其他人失去的東西,而不是單孔動物的創新。

也就是說,在幾千萬年前,鴨嘴獸和我們哺乳動物的共同祖先都是單孔性狀的,後來的進化改變了大部分哺乳動物,鴨嘴獸停留在原地,沒有改變。縱觀幾千萬年的進化歷程,與其說鴨嘴獸是怪物,不如說其他哺乳動物才是怪物。用最近網路上的一句流行語,科學家們或許會恍然大悟:“小丑竟是我們自己!”

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新的基因組揭示了沒有牙齒的單孔動物已經失去了與其他哺乳動物牙齒髮育相關的多個基因。鴨嘴獸也有其他哺乳動物所缺乏的產生毒液的基因,但這些基因與某些爬行動物的基因相似,也許可以解釋它們有毒的腳刺。

同樣令人困惑的是,其他哺乳動物通常只有一對性染色體,而單孔動物卻有五對性染色體。新發現的基因組結構表明,這些性染色體曾經是環狀的,然後分裂成碎片——儘管還需要更多的研究來弄清楚這是怎麼發生的。其他哺乳動物可能在進化的過程中丟失了四對性染色體。

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鴨嘴獸歷經了幾千萬年,既沒有滅絕,也沒有明顯的進化,始終在欲進化但卻未進化的“過渡階段”徘徊。但其他的哺乳動物,早已向著百花齊放的多樣性發展,塑造了一個繽紛多彩的哺乳動物世界。如果喬治·肖能活到現在,他一定不會認為鴨嘴獸是怪物,反而覺得鴨嘴獸是最“正常”的,經歷了多重進化的其他哺乳動物,比如人類,才是怪物。

小丑竟是我們自己!