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三十六計走為上,胚胎如何逃出生天?

大多數動物的生命開始於受精卵,但鮮為人知的是,胚胎時期的它們是怎樣生存的?

三十六計走為上,胚胎如何逃出生天?

逃脫藝術家

紅眼樹蛙主要分布於中美洲和南美洲的熱帶雨林。在物種繁雜多樣的熱帶雨林,紅眼樹蛙走向成年期間,必須躲過不計其數的捕食者。而在生命剛剛開始、也是最脆弱的胚胎髮育時期,也可能要經常面臨飢餓的捕食者或自身的脫水危機。

生物學家認為,紅眼樹蛙的受精卵是研究動物胚胎時期的理想對象。它們常常附著在水塘或沼澤中植物的葉片上,從細胞囊分裂分化為發育完全的蝌蚪,它們只需短短七天,但這七天時間也是胚胎髮育最艱難的時期。經研究人員統計,受精卵在胚胎髮育的一周內,有50%的機會遇見吃卵的蛇或是黃蜂這些捕食者。

但令人驚訝的是,面對這些生命威脅,紅眼樹蛙的受精卵並不是完全毫無防備,它們可以儘早孵化以減少這些危險!在生物學家看來,紅眼樹蛙的受精卵簡直是逃脫藝術家,面臨危險,它能比正常孵化時間提前三天孵化,也就是說它僅用四天完成發育過程!

之前,大多數生物學家認為,不同物種受精卵的發育時間是固定的,就像上樓梯一樣,必須按照步驟一步一步完成。但這項出人意料的研究結果,使得整個生物學領域都在研究動物胚胎孵化時間的可變性。直至目前,科學家已經證明兩棲動物中,可以操縱孵化時間的動物至少有38種。捕食者威脅、病原體、氧氣供應,甚至是父母照顧不周等原因,都可以觸發動物受精卵提早完成發育。

三十六計走為上,胚胎如何逃出生天?

對振動的敏感

既然提前孵化有助於紅眼樹蛙躲避捕食者的傷害,那麼正常情況下它們的卵為什麼不早些孵化呢?

一方面,與人類一樣,紅眼樹蛙早產兒的死亡率比足月的同類高出許多;另一方面,紅眼樹蛙在池塘和沼澤中還有很多其他的小天敵,例如飢餓的魚、小蝦等,樹蛙的胚胎在卵中呆的時間長一些,蝌蚪出生時就會更大、更強壯,更容易躲避水中的敵人,提高它們在水中存活的概率。

而研究紅眼樹蛙的專家發現,受精卵決定是留下來繼續正常發育,還是冒著早夭的危險提前完成孵化,往往取決於環境因素。那麼,它們是如何衡量生命早期出現的風險呢?研究人員懷疑,秘密可能在於:受精卵能夠感覺和辨別外界的振動。

為了找出受精卵是否能識別不同的物體產生的振動,比如自然界無害的雨水聲或是邪惡的捕食者,科學家在實驗室里模擬不同方式的振動,例如連續振動、間歇性振動。試圖找出什麼類型的振動會影響受精卵孵化。

結果發現,紅眼樹蛙受精卵會在間歇振動模式時提前完成孵化。其原因在於間歇性的振動,與吃卵的蛇產生的動靜更相似,而自然界中暴雨和風產生的動靜更傾向於連續性的,這也說明了類似於蛇產生的振動會讓受精卵感受到危險。

最先發育的感知器官

那麼,紅眼樹蛙那尚未發育完全的胚胎又是怎麼擁有感受振動的能力的呢?

神經生物學家表示,脊椎動物的前庭眼反射可以幫助它們感覺外界振動。前庭眼反射的產生,是由於脊椎動物耳朵的內耳前庭系統結構的發育,這個結構有助於保持身體平衡和感知振動,並通過發送神經信號給控制眼球運動的神經系統,使它們能感知自己的空間位置。例如人坐在行進的汽車中,即使閉上眼睛,也可以通過感知振動,知道汽車是在加速、減速還是轉彎,這就是前庭眼反射在起作用。

研究人員發現,發育前3天,紅眼樹蛙的受精卵沒有異樣。但是第4天剛剛開始,就可以觀察到它們具有前庭眼反射了。此時也就是受精卵可以快速完成發育,逃離潛在危險的時間。

在極其險惡的環境中,紅眼樹蛙的胚胎為了生存,最先發育出了最重要的感知功能,而生活在母親子宮中的人類胚胎則不必如此,它們可以優哉游哉地慢慢發育。

(本文源自大科技*科學之謎2015年第11期文章)

作者寫於2015-11-15
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