神奇的雙頭動物：那些出現基因突變和細胞置換的「小怪物」

在墨西哥灣發現的雙頭公牛鯊幼體

出生時長有兩個頭的動物十分罕見

　　新浪科技訊 北京時間11月2日消息，據國外媒體報道，早在多年以前，科學家就記錄了一些雙頭動物的罕見例子。比如，20世紀40年代，凱布爾（L E Cable）就描寫了一條長著兩個頭的海龍胚胎。他將其稱為「小怪物」。更近的例子是，倫敦帝國學院的發育生物學家阿布贊諾夫（Arkhat Abzhanov）在實驗室中觀察到了許多雙頭動物。藉助現代遺傳學的知識，他對導致這一現象的基因突變和細胞置換過程進行了觀察。類似的例子或許曾為古代傳說的寫作者提供了靈感。

　　事實上，雙頭甚至三頭動物不是就會在自然界或人工圈養環境中出現。有趣的是，這種現象似乎並不局限於某一類動物。就以魚類說起。2013年，有人在墨西哥灣發現了一隻雙頭公牛鯊幼體。

　　2014年，人們在土耳其的一個沙灘上發現了海洋哺乳動物的例子——一隻雙頭海豚。這兩個例子似乎都是連體雙胞胎，即從同一個受精卵發育而來，但沒有在受精之後完全分開。人類中也有這樣的例子。通常情況下，連體後代不只是長有兩個頭，而是具有雙份的特定內臟器官，甚至是肢體。

　　一組著名的實驗顯示，限制受精卵部分分裂——導致產生連體雙胞胎的原因——是可能的。20世紀初期，一位名叫漢斯·斯佩曼（Hans Spemann）的生物學家進行了這組實驗。他對胚胎髮育的過程十分感興趣。他用一束人的體毛將非常初期的蠑螈胚胎綁在一起，結果發現蠑螈會因此長出兩個頭——兩個為了同一個身體爭奪食物的頭。他將此稱為「同個地方的兩個自私者」。

雙頭生物並不僅僅是傳說

連體雙胞胎是從同一個受精卵發育而來的

　　事實上，雙頭動物的名單相當長，包括龜類、蛇類甚至還有貓。我們還知道，這一現象並不是今天才有。古生物學家已經發現了數百萬年前的雙頭胚胎化石，有多種機制都可以導致出現不止一個頭或一張臉。廣義上來說，動物體的頭部是趨同演化的例證，即完全不同的動物類群中會獨立演化出相同的特徵。無脊椎動物和脊椎動物都從擁有頭部的特徵中獲益，但它們具有不同的祖先世系。頭部是非常有用的適應特徵，非常多動物種類都具有頭部。

　　「擁有（頭部）實際上是很有用處的，」阿布贊諾夫解釋道，「你進入新環境是總是先把頭伸進去。」這也是為什麼眾多感覺器官——眼睛、耳朵、鼻子和嘴巴等——都分布在頭上的原因。

　　臉的形狀和組成正確與否取決於動物體的基因，其中一種基因的作用尤其重要，特別是對臉部寬度的影響。該基因被奇怪地稱為「Sonic Hedgehog」（刺蝟索尼克），或者簡稱為SHH。這一名字來源於一組「刺蝟」（hedgehog，HH）基因，首先是在果蠅中得到描述的。HH基因的突變導致果蠅出生時具有棘刺狀的結構，看起來很像小刺蝟。

　　擁有SHH基因的是脊椎動物，如果胚胎髮育過程中，由SHH基因介導的hedgehog信號通路變弱，那動物的頭部就會變得越來越窄。有些情況下甚至會開始塌陷，使動物出生時只有一隻眼睛，就像長著一個獨眼巨人的頭。事實上，一種被稱為環巴胺（cyclopamine）的物質就會導致牲畜（比如綿羊）出現這種畸形。印第安鹿食草中就含有這種物質，懷孕的雌性動物有時會將其吃到體內。

　　如果增強SHH信號會如何呢？這會導致相反的結果——頭部會變寬直到出現兩個臉部，這種變異很罕見，但是在家養動物和野生動物中都有報道。

　　當然，從技術上來說，這一過程只會導致「雙面」動物的出現，而不是出現雙頭動物。阿布贊諾夫發現在動物發育早期的另一個奇妙變化，對於從一個身體上長出另一個完全獨立的頸部和頭部至關重要。

這隻雙頭蠑螈並沒有存活太久

傳說中九頭蛇的血液具有極強的毒性

　　頭部與身體的其他任何結構一樣，都需要被觸發（才能發育）。很早期的胚胎中有一群細胞，我們稱之為組織者，事實上，正是斯佩曼的蠑螈胚胎研究最終揭示了這些細胞的行為方式。如果你將這群細胞取出來，移植到一隻青蛙的胚胎中，那它就會長出兩個頭。也就是說，這群細胞釋放出了一種信號，告訴動物體再長出一個頭來，連體雙胞胎的出現也是由於這一過程，有時候，通過注入或切開另一個胚胎的方法，可以將這群關鍵的細胞移植到另一個胚胎之中。這就像一場生物學上的偷渡。

　　研究者越來越接近這些異常現象在發育過程中出現的原因，溫度似乎是一個重要的因素。他和同事們常常從養雞場得到受精卵，之後這些受精卵發育而成的胚胎會在實驗室中接受觀察。在炎熱時期，他的團隊注意到了一些奇怪的事情。

　　如果溫度在30攝氏度以上，我們那星期收到的那窩蛋就會出現更高的畸形率——包括雙頭現象，有趣的是，這一情況在其他地方也發生過。一位生物學家發現， 較高的水溫會引起雙頭斑馬魚的發育。這些事情發生的原因是什麼，目前還沒有定論，但更多關於溫度對畸形影響的研究正在進行中。

　　生物學或許啟發過傳說，但反過來說也對，傳說也啟發過生物學。1758年，九頭蛇的一些形象啟發了瑞典植物學家兼動物學家卡爾·林奈（Carl Linnaeus），幫助他為一類微小的水生動物——水螅——命名。這些小生命非常有意思，因為它們具有許多像蛇一樣的附肢，還具有再生的能力——就像九頭蛇面對赫拉克勒斯時那樣。

　　不過，有一件事情要注意：許多雙頭動物，如連體雙胞胎，並不具有很高的存活率。它們能活過胚胎期已經非常罕見了，活到成年的更少之又少。2014年的一個例子展示了生物體生長時的持續發育會給多頭生物帶來多麼巨大的壓力。以色列海法大學的一個實驗室報道了一隻雙頭蠑螈，它獲得了大量的媒體關注，但並沒能存活太久。

　　雙頭蠑螈的例子並不常見，它在幼體時還挺好的，但變態期之後它就死了。蠑螈在變態成為成體之前，一直是保持蝌蚪的形態，變態時才失去鰓和鰭。它們的頭部也會經歷許多變化。眼睛的發育、舌頭和牙齒的出現，以及嘴巴變得更寬。或許是這些變化導致了這隻雙頭蠑螈的死亡，答案尚不得而知。

　　這些多頭怪物的傳說顯示出人類對多頭動物的不安和恐懼。對於多頭動物，還有許多等待解決的問題，但考慮到極低的存活率——無論是圈養還是野生條件——現實生活中想找到它們的機會微乎其微。

　　我們只能猜測那些經典傳說的作者是如何獲得靈感的。情況有可能是，古時候有人無意間在野外碰見了一隻雙頭動物，然後添油加醋，很誇張地講述了這些動物的故事。最終，這些故事演變成了廣為流傳的神話傳說，直到今天還激發著人們的想像力。（任天）

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