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網紅?實驗明星?墨西哥美西螈變态或不變态的一生

網紅?實驗明星?墨西哥美西螈變态或不變态的一生

圖 1.在墨西哥的Mesquite實驗室繁殖的白化病物種是一種可愛的網狀動物。圖檔:sciencefocus.com

- 簡介 -

與必須變成青蛙的蜻蜓不同,成年的嬰兒梅西将來到生命的十字路口:,還是不變?

寫文章

代總編輯 戴偉

在古代的阿茲特克文化中,有這樣一個傳說。

有一天,為了創造新的太陽,風神決定殺死所有的神來祭祀,但改變之神佐羅達不願意犧牲自己。為了躲避風神,佐羅達先是變成了玉米,然後是龍舌蘭酒,最後是墨西哥美人魚的水中。

最後,風神找到了佐羅達,為了懲罰他的懦弱和自私,佐羅達被詛咒了,他将永遠活在水中,永遠不會長大。

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圖 2.墨西哥梅西耶的野生物種,看起來很糟糕。圖檔:維基共享資源

巴黎植物園的未決案件

墨西哥的蝾螈(Ambystoma mexicanum),也被稱為mesquite,因為頭上的六個辮子,也被稱為六角形恐龍,是兩栖動物,隻在墨西哥發現。

最早進入學術視野可以追溯到兩百多年前。19世紀初,著名的亞曆山大·馮·洪堡(Alexander von Humboldt)向法國著名學者喬治·居維葉(George Cuvier)贈送了兩個美洲之旅的蜻蜓标本。

居維葉是比較解剖學的創始人,當時他正緻力于通過分析動物的結構來改進林奈分類系統中的兩栖動物和爬行動物部分,這是兩種爬行動物的絕對權威。在他的助手安德烈的幫助下?居維葉的杜梅裡爾解剖了兩隻傭兵的标本,并得出結論,它們應該是某種動物的幼蟲,也就是說,在變态發展之前。

發育是指動物出生後的發育過程,身體結構和生活習慣發生了重大變化,毛毛蟲變成蝴蝶,贻貝變成青蛙,這些都是我們熟悉的異常發育過程。至于大人發展後的樣子,你得去美國抓另一個大人知道。

從那時起,美國和西方囊腫的一些标本通路了歐洲,但學術界沒有出現新的結論。

直到 1864 年 1 月,在巴黎的一個冬日,六隻默西西德人才從 9,190 公裡外的墨西哥悄悄來到塞納河畔的植物園。這是梅西第一次活着踏上這片大陸的土地,是古維爾的助手安德烈·杜梅裡(Andre Dumeri)的兒子奧古斯特·杜梅裡爾(Auguste Duméril)接見了他們。

通過觀察這六條美人魚,小度認為居維葉的結論沒有錯,是以他在1864年發表了一篇論文,稱傭兵确實是某種爬行動物的幼蟲。

然而,小度的前腳一發表論文,反轉就來了:他的梅西誕生了。

既然這些多變的後代可以繁殖後代,那麼它們當然是性成熟的成年人,它們怎麼能年輕呢?小度不得不在同一年發表一篇論文:對不起,我(和居維葉)犯了一個錯誤,這些墨西哥的梅西奇勒斯都是成年人。

但僅僅一年後,當小度再次去檢查他的梅西耶時,他發現自己又犯了一個錯誤。

"等等,我的墨西哥混混物怎麼會陷入困境......那是一種什麼樣的動物?誰把它放進去的?"

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圖 3.杜梅裡描繪了梅西的兩種造型。照片:杜梅裡爾

然而,憑空出現的蜻蜓,卻不是别的什麼,正是墨西哥墨變蛾在發育後的樣子。

現在,小杜完全被他的墨西哥混血兒迷惑了,那些墨西哥出生的混血兒是否已經形成?如果不是,他們為什麼又生下了小梅西百貨?如果是這樣,他們的第二代傭兵是如何變成完全不同的樣子的呢?

小度随後發現,這些第二代墨西哥混血兒中,有的了,而其他的則沒有。但究竟是什麼決定了墨西哥梅斯基特的或不變性呢?不幸的是,直到他于1870年去世,這個問題都沒有完美的答案。

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圖 4.梅西的神秘面紗。圖檔:作者手繪

還是不變?人生的十字路口

贻貝蛙是我們最熟悉的發展過程。與蜻蜓相似,年輕的梅斯基特人也過着用臉頰呼吸的水生生物,臉上有六個辮子。

然而,與不可避免地成為青蛙的蜻蜓不同,随着幼苗的生長,它面臨着生長的十字路口:如果它一直生活在水中,它的生命形式将固定在幼蟲中,以幼蟲的形式繁殖後代如果它的生活環境有利于幹燥的土地,那麼将梅斯基特變成青蛙般的過程, 從六尾辮的"胖頭魚"到适合陸地生活的"四條腿蛇"。

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圖 5.一個 100% 和不變的梅斯基特。圖檔:作者手繪

在動物發育過程中,時間節點的環境因素可以在動物的形态中起決定性的作用。一位從人類祖先的一生中了解到人類祖先之謎的科學家是英國科學家沃爾特·加斯唐(Walter Garstang)。

加斯唐一生中喜歡兩件事,動物進化和詩歌創作。詩歌讓我們不要說,讓我們從兩個讓加斯頓着迷的生物開始。

在浩瀚的大海中,有一種不起眼的動物,Branchiostoma lanceolatum。文昌魚并不是真正的魚(圖6),也不是脊椎動物,它沒有脊椎,隻有一根神經繩從背部向下,而這種神經繩标志着文昌魚是現存動物中最接近脊椎動物祖先的魚類。

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圖 6.文昌魚 圖檔:embrc-france.fr

同時,另一種古老的動物,Tunicata,廣泛分布在海洋中。海獺看起來像一個空心的海綿桶(圖7),它大部分時間都被困在海底,不會移動。然而,海獺并不是這樣出生的,幼蟲的形狀像蛞蝓,可以在海裡自由遊動,尾巴處有一個類似于文昌魚結構的脊。然而,經過一次的發展,海獺的山脊消失了,變成了海底的一個桶。

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圖 7.海獺 來源:維基共享資源

在加唐的心目中,混沌者将文昌魚與海獺聯系起來:由于環境因素,梅斯基特可能停留在嬰兒期,是以類似海獺的古生物學可能會發生類似的事情。在古代的一個時間節點,一種類似海獺的生物定居在其幼蟲中,并以類似于文昌魚的形式繁殖,成為包括人類在内的脊椎動物的祖先。

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圖 8.幼蟲延續理論:一種海獺狀生物固定在幼蟲中,以類似于文昌魚的形式繁殖,成為脊椎動物的祖先。圖檔:作者手繪

這個理論被熱衷于詩歌創作的加斯特昂稱為幼蟲延續理論,他沒有把這些研究寫成普通的學術論文,而是寫了詩,這些詩歌被收錄在他的詩集《幼蟲形式和其他動物詩》中。雖然現代DNA研究證明了引入脊椎動物起源和幼年延續的一些缺點,但Gastang的工作無疑為我們提供了動物進化的突破性視角(以及将科學研究寫成詩歌的獨特興趣)。

在正确的時間,正确的地點,成為實驗之星

雖然他直到去世才找到梅西的答案,但他為她成為一名經久不衰的實驗明星做出了貢獻。

本着無私分享科學的精神,慷慨的小鬥将他的梅斯基特育種給了許多大學,研究機構,公共或私人動物園和水族館。同時,随着氣泵技術的發展,19世紀中後期歐洲水族箱熱潮的爆發,水箱幾乎成了家庭觀賞或科研必備的單品。憑借這種股東風格,更易于繁殖的雌激素很快傳遍了整個歐洲,成為曆史上第一個自主繁殖實驗動物的實驗室。

在回顧美國研究史的過程中,我寫了一封電子郵件,問德國雷根斯堡大學科學史教授克裡斯蒂安·賴斯:是什麼讓我如此特别?

萊西博士的回答是:在正确的時間,就在這個地方,遇到了正确的動物。

在19世紀,當動物學開始形成時,從胚胎學到比較解剖學再到生物進化,科學家們最初選擇梅斯基特作為他們的研究對象的主要原因是它易于繁殖并且供應充足。随着越來越多的人了解美國和西方,美國西部的魔力讓科學家着迷,并向科學界發送了許多新主題。

20世紀初,德國科學家Vilem Laufberger和Julian Huxley證明,甲狀腺素是調節甲氧西林異常發育的關鍵,甲氧西林可以人為地誘導環狀胸蒿的異常發育。這項研究不僅完美地結束了周先生多年來的懷疑,而且極大地推動了對其他動物甲狀腺功能和新陳代謝的研究。直到今天,科學界仍然将動物甲狀腺激素分布的測試稱為"梅斯基特測試"。

時至今日,科學界最着迷的是美國,從器官再生到抗衰老,解決這些難題的關鍵還在于美國的身體。

人工繁殖茁壯成長,野生慈悲的蛞蝓瀕臨滅絕

在阿茲特克人的傳說中,梅斯基特是冥界變化之神佐羅達的化身,但這種光環并不能保護他們無憂無慮地生活在野外。

野生憐憫蛾隻在中間的霍奇米爾科湖和查爾科湖中發現。随着墨西哥城的城市化,适合美國 - 西方栖息地的喪失以及墨西哥捕食美國西部的傳統,墨西哥的傭兵數量近年來急劇下降,并在2010年一度瀕臨滅絕。這意味着它很可能在野外滅絕。

一個小小的美包含着一個我們人類已經研究了200年,還沒有完全解開的秘密。如果我們任由這樣一個物種消失,我們永遠不會知道自己錯過了什麼,這将是全人類永遠的遺憾。

作者聲明

特别感謝參考文獻的作者Christian Reiss教授對我的問題的熱情回應。

作者要感謝Reiss教授的幫助和支援。

資源

[1] Reiss, C., Olsson, L., Hoßfeld, U., "最古老的自給自足實驗動物的曆史:150年的蝾螈研究。實驗動物學雜志B部分:分子與發育進化。324, 5, (2015):393–404.

[2] 杜梅裡爾,A.,1866年。對自然曆史博物館爬行動物、蝾螈、墨西哥外生分支、發展與的複制品的觀察。自然曆史博物館新檔案館。2, (1866):265–292.

[3] 舒斌需要一些組裝:解碼四十億年的生命,從古代化石到DNA。紐約:萬神殿,2020年。

理查德·道金斯,王秀強,《祖先的故事:生命起源的朝聖之旅》,江蘇科技出版社,2010年。

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