海马和海龙算是自然界中的另类,在它们的种群中,是由雄性来负担起生育子女的责任。而且,海马,作为一种鱼类,它们的发育过程与雌性哺乳动物却不乏相似之处:海马爸爸会将受精卵们装在尾部的育儿袋里孵化。这个育儿袋就好比雌性哺乳动物的子宫一样,在小海马发育期间,它们所需的氧气与其他营养都要仰仗它们的父亲来提供。育儿袋里将生长出固定与给小海马传递营养的胎盘,让孩子吃喝不愁茁壮成长。而且从遗传物质层面来看的话,其中一些指导这一过程的基因序列甚至与哺乳动物相同呢。
然而,雄性海马的生产过程似乎要更加与众不同了。海马爹们需要依靠它们独特的生理结构与精妙的运动技巧,才能让孩子顺利出生。
对雌性动物来说,生产的过程是非常复杂的,主要受到催产素以及其他各类激素的控制。
而对哺乳动物与爬行动物来说,催产素的主要功能是引起子宫平滑肌收缩。
肌肉类型分为三种:平滑肌、骨骼肌,心肌。
平滑肌主要分布在体内各个脏器以及血管的内壁上。这类肌肉不受主观意识控制。比如说,人的肠道壁上就列满了平滑肌,它们有节律的一收一缩,促使食物在肠道内前进。而人当然不用花心思去控制肠道一伸一缩了。
骨骼肌则遍布人的身体,它们通过肌腱与骨骼相连,让人可以进行各种活动。这一类肌肉人可以有意识地进行控制。比如说人想要勾起小臂,他的肱二头肌就会在他的命令下收缩。
心肌是心脏独有的肌肉组织,自然也是不听人使唤的。心肌摆烂,你完蛋。
在雌性哺乳动物的子宫内壁上就分布着大量的平滑肌。催产素将刺激这些肌肉收缩,促成孩子降生。而子宫平滑肌的收缩自然也是自发无意识的。通过实验,我们可以确定在哺乳动物与爬行动物中,催产素对子宫平滑肌就有促进收缩的作用。
现在,来自悉尼大学与纽卡斯尔大学的研究团队下定决心,一定要搞清楚雄性海马是怎么把孩子生出来的。
他们根据海马与哺乳动物的基因相似性。首先假定,雄海马生产也和雌性哺乳动物类似,由激素控制。
而且在1970年也有一项研究支持他们的假设。研究表明:未怀孕的雄海马在暴露在硬骨鱼催产素(鱼版催产素)下后,开始做出一些类似要生产的动作。
于是,研究员推断,小海马也是在催产素类激素刺激下出生的,催产素类激素让雄海马的育儿袋上的平滑肌收缩,把小海马挤出来。
按着这个思路,研究员对解剖得来的海马育儿袋(安息吧海马)施加了硬骨鱼催产素。然而出人意料的是,育儿袋并没有像它的对照组(肠道组织)那样,乖乖收缩。
于是研究团队进一步对育儿袋进行了显微镜检,他们发现,它上面只少量分布着小块的平滑肌群。比雌性哺乳动物子宫壁上的密度要小得多。这也就解释了为什么它对激素没反应。
研究团队又结合使用显微镜学以及3D成像技术,对雌雄大腹海马的身体结构进行了对比。
在雄性体内,研究者发现,在靠近育儿袋开口处,有三条附有大条骨骼肌的骨骼。在其他鱼类中,这些骨骼与肌肉通常是用来控制臀鳍的。海马的臀鳍十分渺小,对游泳无甚裨益。所以这健硕的臀鳍肌让研究者们大吃一斤。
而且,雄海马的臀鳍骨与臀鳍肌都要比雌海马的大。它们在雄海马体内的朝向似乎也暗示着,这就是用来控制育儿袋出口开合的关键。
说到育儿就要先说求偶。海马的求偶是个非常复杂的过程。雄海马会把身子向前用力弓起,打开它们的育儿袋,让里面装满海水。接下来,在真正的那个那个发生之前,它们要与雌性跳一支漫长的海底双马舞。
而在生产时,雄性海马同样会用力弓身,一紧一松地用力。在这一紧一松之间,育儿袋口一下一下地打开,雄海马也会浑身抽搐起来,这样的动作可以让海水冲刷整个育儿袋。它继续这样抽搐,育儿袋口越张越大,接下来一大群小海马宝宝就顺着用力的节奏喷涌而出。
在短短的时间内,就会有成百上千的海马宝宝被发射进海洋里。
此次研究的结果表明,雄海马可能会使用位于育儿袋开口处的臀鳍肌来在求偶与生产时张开育儿袋口。研究团队推断,这些肌肉让雄海马在后代发育成熟后可以有意识地控制自己向海洋喷射孩子。不过未来还需要进一步的生物力学与电生理学研究,来确定收缩肌肉时需要的力,以及彻底确定这些肌肉的功用。
本项研究的结果出乎意料,它揭示了雄性海马在生产方面与雌性动物机制的不同之处。研究人员推测,在雄海马体内,催产素类激素并非主要用于刺激平滑肌收缩,而是作为一块引发后续生产行为的多米诺骨牌。