
图 1.在墨西哥的Mesquite实验室繁殖的白化病物种是一种可爱的网状动物。图片:sciencefocus.com
- 简介 -
与必须变成青蛙的蜻蜓不同,成年的婴儿梅西将来到生命的十字路口:,还是不变?
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代总编辑 戴伟
在古代的阿兹特克文化中,有这样一个传说。
有一天,为了创造新的太阳,风神决定杀死所有的神来祭祀,但改变之神佐罗达不愿意牺牲自己。为了躲避风神,佐罗达先是变成了玉米,然后是龙舌兰酒,最后是墨西哥美人鱼的水中。
最后,风神找到了佐罗达,为了惩罚他的懦弱和自私,佐罗达被诅咒了,他将永远活在水中,永远不会长大。
图 2.墨西哥梅西耶的野生物种,看起来很糟糕。图片:维基共享资源
巴黎植物园的未决案件
墨西哥的蝾螈(Ambystoma mexicanum),也被称为mesquite,因为头上的六个辫子,也被称为六角形恐龙,是两栖动物,只在墨西哥发现。
最早进入学术视野可以追溯到两百多年前。19世纪初,著名的亚历山大·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)向法国著名学者乔治·居维叶(George Cuvier)赠送了两个美洲之旅的蜻蜓标本。
居维叶是比较解剖学的创始人,当时他正致力于通过分析动物的结构来改进林奈分类系统中的两栖动物和爬行动物部分,这是两种爬行动物的绝对权威。在他的助手安德烈的帮助下?居维叶的杜梅里尔解剖了两只佣兵的标本,并得出结论,它们应该是某种动物的幼虫,也就是说,在变态发展之前。
发育是指动物出生后的发育过程,身体结构和生活习惯发生了重大变化,毛毛虫变成蝴蝶,贻贝变成青蛙,这些都是我们熟悉的异常发育过程。至于大人发展后的样子,你得去美国抓另一个大人知道。
从那时起,美国和西方囊肿的一些标本访问了欧洲,但学术界没有出现新的结论。
直到 1864 年 1 月,在巴黎的一个冬日,六只默西西德人才从 9,190 公里外的墨西哥悄悄来到塞纳河畔的植物园。这是梅西第一次活着踏上这片大陆的土地,是古维尔的助手安德烈·杜梅里(Andre Dumeri)的儿子奥古斯特·杜梅里尔(Auguste Duméril)接见了他们。
通过观察这六条美人鱼,小度认为居维叶的结论没有错,因此他在1864年发表了一篇论文,称佣兵确实是某种爬行动物的幼虫。
然而,小度的前脚一发表论文,反转就来了:他的梅西诞生了。
既然这些多变的后代可以繁殖后代,那么它们当然是性成熟的成年人,它们怎么能年轻呢?小度不得不在同一年发表一篇论文:对不起,我(和居维叶)犯了一个错误,这些墨西哥的梅西奇勒斯都是成年人。
但仅仅一年后,当小度再次去检查他的梅西耶时,他发现自己又犯了一个错误。
"等等,我的墨西哥混混物怎么会陷入困境......那是一种什么样的动物?谁把它放进去的?"
图 3.杜梅里描绘了梅西的两种造型。照片:杜梅里尔
然而,凭空出现的蜻蜓,却不是别的什么,正是墨西哥墨变蛾在发育后的样子。
现在,小杜完全被他的墨西哥混血儿迷惑了,那些墨西哥出生的混血儿是否已经形成?如果不是,他们为什么又生下了小梅西百货?如果是这样,他们的第二代佣兵是如何变成完全不同的样子的呢?
小度随后发现,这些第二代墨西哥混血儿中,有的了,而其他的则没有。但究竟是什么决定了墨西哥梅斯基特的或不变性呢?不幸的是,直到他于1870年去世,这个问题都没有完美的答案。
图 4.梅西的神秘面纱。图片:作者手绘
还是不变?人生的十字路口
贻贝蛙是我们最熟悉的发展过程。与蜻蜓相似,年轻的梅斯基特人也过着用脸颊呼吸的水生生物,脸上有六个辫子。
然而,与不可避免地成为青蛙的蜻蜓不同,随着幼苗的生长,它面临着生长的十字路口:如果它一直生活在水中,它的生命形式将固定在幼虫中,以幼虫的形式繁殖后代如果它的生活环境有利于干燥的土地,那么将梅斯基特变成青蛙般的过程, 从六尾辫的"胖头鱼"到适合陆地生活的"四条腿蛇"。
图 5.一个 100% 和不变的梅斯基特。图片:作者手绘
在动物发育过程中,时间节点的环境因素可以在动物的形态中起决定性的作用。一位从人类祖先的一生中了解到人类祖先之谜的科学家是英国科学家沃尔特·加斯唐(Walter Garstang)。
加斯唐一生中喜欢两件事,动物进化和诗歌创作。诗歌让我们不要说,让我们从两个让加斯顿着迷的生物开始。
在浩瀚的大海中,有一种不起眼的动物,Branchiostoma lanceolatum。文昌鱼并不是真正的鱼(图6),也不是脊椎动物,它没有脊椎,只有一根神经绳从背部向下,而这种神经绳标志着文昌鱼是现存动物中最接近脊椎动物祖先的鱼类。
图 6.文昌鱼 图片:embrc-france.fr
同时,另一种古老的动物,Tunicata,广泛分布在海洋中。海獭看起来像一个空心的海绵桶(图7),它大部分时间都被困在海底,不会移动。然而,海獭并不是这样出生的,幼虫的形状像蛞蝓,可以在海里自由游动,尾巴处有一个类似于文昌鱼结构的脊。然而,经过一次的发展,海獭的山脊消失了,变成了海底的一个桶。
图 7.海獭 来源:维基共享资源
在加唐的心目中,混沌者将文昌鱼与海獭联系起来:由于环境因素,梅斯基特可能停留在婴儿期,因此类似海獭的古生物学可能会发生类似的事情。在古代的一个时间节点,一种类似海獭的生物定居在其幼虫中,并以类似于文昌鱼的形式繁殖,成为包括人类在内的脊椎动物的祖先。
图 8.幼虫延续理论:一种海獭状生物固定在幼虫中,以类似于文昌鱼的形式繁殖,成为脊椎动物的祖先。图片:作者手绘
这个理论被热衷于诗歌创作的加斯特昂称为幼虫延续理论,他没有把这些研究写成普通的学术论文,而是写了诗,这些诗歌被收录在他的诗集《幼虫形式和其他动物诗》中。虽然现代DNA研究证实了引入脊椎动物起源和幼年延续的一些缺点,但Gastang的工作无疑为我们提供了动物进化的突破性视角(以及将科学研究写成诗歌的独特兴趣)。
在正确的时间,正确的地点,成为实验之星
虽然他直到去世才找到梅西的答案,但他为她成为一名经久不衰的实验明星做出了贡献。
本着无私分享科学的精神,慷慨的小斗将他的梅斯基特育种给了许多大学,研究机构,公共或私人动物园和水族馆。同时,随着气泵技术的发展,19世纪中后期欧洲水族箱热潮的爆发,水箱几乎成了家庭观赏或科研必备的单品。凭借这种股东风格,更易于繁殖的雌激素很快传遍了整个欧洲,成为历史上第一个自主繁殖实验动物的实验室。
在回顾美国研究史的过程中,我写了一封电子邮件,问德国雷根斯堡大学科学史教授克里斯蒂安·赖斯:是什么让我如此特别?
莱西博士的回答是:在正确的时间,就在这个地方,遇到了正确的动物。
在19世纪,当动物学开始形成时,从胚胎学到比较解剖学再到生物进化,科学家们最初选择梅斯基特作为他们的研究对象的主要原因是它易于繁殖并且供应充足。随着越来越多的人了解美国和西方,美国西部的魔力让科学家着迷,并向科学界发送了许多新主题。
20世纪初,德国科学家Vilem Laufberger和Julian Huxley证明,甲状腺素是调节甲氧西林异常发育的关键,甲氧西林可以人为地诱导环状胸蒿的异常发育。这项研究不仅完美地结束了周先生多年来的怀疑,而且极大地推动了对其他动物甲状腺功能和新陈代谢的研究。直到今天,科学界仍然将动物甲状腺激素分布的测试称为"梅斯基特测试"。
时至今日,科学界最着迷的是美国,从器官再生到抗衰老,解决这些难题的关键还在于美国的身体。
人工繁殖茁壮成长,野生慈悲的蛞蝓濒临灭绝
在阿兹特克人的传说中,梅斯基特是冥界变化之神佐罗达的化身,但这种光环并不能保护他们无忧无虑地生活在野外。
野生怜悯蛾只在中间的霍奇米尔科湖和查尔科湖中发现。随着墨西哥城的城市化,适合美国 - 西方栖息地的丧失以及墨西哥捕食美国西部的传统,墨西哥的佣兵数量近年来急剧下降,并在2010年一度濒临灭绝。这意味着它很可能在野外灭绝。
一个小小的美包含着一个我们人类已经研究了200年,还没有完全解开的秘密。如果我们任由这样一个物种消失,我们永远不会知道自己错过了什么,这将是全人类永远的遗憾。
作者声明
特别感谢参考文献的作者Christian Reiss教授对我的问题的热情回应。
作者要感谢Reiss教授的帮助和支持。
资源
[1] Reiss, C., Olsson, L., Hoßfeld, U., "最古老的自给自足实验动物的历史:150年的蝾螈研究。实验动物学杂志B部分:分子与发育进化。324, 5, (2015):393–404.
[2] 杜梅里尔,A.,1866年。对自然历史博物馆爬行动物、蝾螈、墨西哥外生分支、发展与的复制品的观察。自然历史博物馆新档案馆。2, (1866):265–292.
[3] 舒斌需要一些组装:解码四十亿年的生命,从古代化石到DNA。纽约:万神殿,2020年。
理查德·道金斯,王秀强,《祖先的故事:生命起源的朝圣之旅》,江苏科技出版社,2010年。