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五月天的潛水季
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海豚臍帶

原來,基因學最近的發現是所有的動物都有四組基因工具箱是共通的,也就是說這四組基因的任一組可以在所有的動物之中互換。例如把蒼蠅中的這四組基因之一拿去裝在魚的基因裡,在應該長出眼睛的地方,牠還是會長出魚的眼睛,而不會長出蒼蠅的眼睛。這些證據顯示,所有的動物必定源自於某種最早的「共祖」,只是共祖的模樣,大家無從得知,只能從基因裡去斷定。所有的動物就在這四組基因工具箱上,疊床架屋,逐漸發展出各種不同的物種類別。不禁令人驚訝!基因演化的力量真是奇妙。

奇妙之處在於有些生物從海洋演化到陸地,然後又演化回到海洋,回老家去了。科學家從化石得知,鯨魚就是其中的一種。海豚呢?也許也是,但我不確定是否也是從陸地回到海洋去,不過牠 是哺乳類的「魚」,而且智商很高,具有模仿的天份,而且過著群居的生活。獵食的方式是以發出超音波的方式,接收迴授的超音產生腦波影像。據說,如果海豚對 你發出超音波,牠就可以看到你早上吃了哪些食物當早餐。

因為讀到書籍內容幾乎都以鯨魚為例,但演化是可以用類比推論的方式去推測,典型的例子是達爾文在非洲東岸的馬達加斯加島上,發現一種口器很長的蝴蝶,他推測應該有一種植物的花朵是跟這種口器共同演化而存在。也就是說花朵只讓這種長口器的蝴蝶授粉,兩者是相依為命的生存著。長口器蝴蝶若絕種了,這種花朵植物必須在短時間內也演化出能夠讓其他昆蟲授粉的方式,否則牠也會滅種。但當時都沒有發現這種花朵植物,一直到很久以後,果然找到了這種植物。共同演化的意思就像是說有一個圓柱體的容器,因為某些限制,不能用倒的方式倒出內容物,而你又必須靠這內容物才能活下去,你就必須想出一種工具可以伸入圓柱體容器內,將內容物舀出來的意思一樣。

所以鯨魚是從海洋演化到陸地,然後又回到海洋的哺乳類,那麼海豚很可能也是由海洋演化到陸地,又從陸地回到海洋的生物。

哺乳類的海豚、鯨魚跟一般魚類最大的差異是牠們游動的方式是上下擺動尾鰭,而魚類是左右擺動,比如鯨鯊雖然有「鯨」字,但由牠游動的方式,你就知道牠是最大的魚類,而非哺乳類的鯨魚。你能聯想到還有哪些是上下擺動游移的海中哺乳類呢?



大象...眾所皆知是最大型的陸地動物。據說記憶力非常好,壽命可長達80-90歲,過著群居的生活而且是由年長的母象帶頭。大象的性成熟期很長,因為牠的天敵並不多,所以牠不需要急著長大,可以慢慢來。如果天敵多的物種或壽命短的,通常會以量取勝,因此性成熟期很快,像是老鼠天敵多,壽命大約2-3年,出生二個月後就可以開始繁殖後代,而且每個月都可以生。




據說你如果惹毛一隻大象,牠可能都會記得你一輩子,因為牠的記憶力非常好。象鼻則是生物界最靈巧的「手」,但剛出生的小象則還得經過練習,才能夠靈巧的使用牠的「手」。



就生殖利益與風險來講,實行體外受精的物種最小,例如魚類只要讓卵子受精,公魚、母魚理論上就可以各分東西,讓受精卵自行孵化。不過並非所有的魚都是採取各分東西的行為,例如有某種魚的雄魚(看過但忘記叫啥名字,知道的朋友,請通知一下)會不進食而把受精卵放在口中直到成熟孵化;又如海馬則是雄魚負責孵化。

胎生動物的風險最高
,尤其是懷胎的女性人類甚至有失去生命的風險。而且胎生動物的母體在胎兒出生後,雌性有撫育胎兒的動機以確保其基因傳遞的利益,而雄性則繼續尋找其他散佈基因的機會。就付出的代價而言,胎生動物也是最高的,因為胎兒所需的營養全透過臍帶吸收母體的營養。也因此衍生出兩性生殖策略上爾虞我詐的競爭又合作的各種繁殖策略。有袋動物的胎兒則非常小,出生後就能自行爬至袋子內找到母親的乳頭吸附乳汁,繼續成長。因此像是袋鼠、無尾熊等袋生動物的「胎兒」都非常的小,不須挺著大肚子,因為牠只要生下來之後,就可以爬到袋子裡繼續生長。

卵生動物對母體的負擔最小,成長全透過蛋黃的營養成長。至於卵胎 生...演化書籍沒提到,只能推測大概是介於卵生與胎生之間的綜合體,因為卵生對母體的負擔最小,但卵有可能會被獵食,胎生則帶著走,沒有這個風險。所以 我的推論是卵胎生對母體負擔最小,因為帶著走又可以避免卵被獵食的風險。但如有巧合,可是純屬臆測的喔!



「生物投資修理」是重要的演化因素,也就是容易遭橫死的動物,都由天擇引導演化出「輕修理,重生殖」的策略,也就是說,即使照料得無微不至也老化的很快。例如老鼠在野外遭到獵食的機率很高,因此牠們比同樣體型的嬌小的鳥類老化的快速,因為鳥類可以飛行,被獵食的風險比老鼠低;烏龜有硬殼保護,比其他爬蟲類老化速度慢得多;豪豬體表有角刺保護,也比同樣體型的哺乳動物老化速度慢得多。典型的例子是某位科學家在北美洲的一條溪流上下游發現同一類型的魚,下游的魚與上游的魚相比,因為有成群的獵食者,不僅壽命短,而且繁殖速度快。上游的情況剛好相反,獵食者少,魚群的壽命長,繁殖期也長。為了證實這個理論,他把下游的魚移民到上游去,經過十幾年的觀察研究,下游魚的壽命也逐漸變得跟上游一樣,壽命跟繁殖期都拉長了。

但最近的新聞報導,科學家的實驗,若將老鼠的飼料減少,讓牠吃得少,則可延長一些壽命,推論是吃得少,可以減少自由基所引起的老化。而生物的老化是全面性的,不是單一零件老化。知名的「中心栓理論」說明生物老化的過程。話說福特汽車的創始者 Ford,有天接到底下的人報告:「老闆,我們造的車子,使用幾年後所有的零件都已經老化了,只有中心栓這個零件品質超棒,一點兒都沒有壞掉的跡象」。結果 Ford 就下令,不要把中心栓這個零件做得這麼好,理由是當所有的零件都老化、故障,獨有中心栓這麼優質的零件存在是無法發揮任何效用,而且造車成本提高。科學家用這個例子說明「生物繁殖策略」,十分淺顯易懂。



看了這麼多動物胎兒,那人類的呢?也是最近看演化主題書籍得知的,科學家說,傳統上,認為 X 染色體是代表女性,Y 染色體是男性;但是最近的科學家發現 X 染色體與性象無關,理由是原始的性腺「自然傾向」是發育成卵巢,必須有 Y 染色體才能將它變成睪丸。性腺有兩種,繆勒管(Mullerian duct)及伏耳管(Wolfian duct)。前者在沒有 Y 染色體的情況下,會發育成女性胚胎的子宮、輸卵管、陰道內段,而伏耳管會自動萎縮。後者,在 Y 染色體的引發下,發育成睪丸,進而產生雄激素(睪固酮)刺激伏耳管發育成男性胚胎的精囊、輸精管、副睪丸;同時,睪丸會分泌出一種蛋白質荷爾蒙(繆勒管抑制激素)抑制繆勒管發育成體內女性器官。

這一連串的(男/女)性器官變化都必須經過一場串生化步驟,每個步驟都需要合成一種酵素,每種酵素又都由特定某個基因控制。某個基因突變就導致酵素功能缺陷,於是產生男性的「偽陰陽人」,體內有睪丸又有女性器官;亦即 Y 染色體產生的生化作用不完整,中途停止了,使得 X 染色體的功能繼續接手發展。

染色體異常胚胎:二條 X ,一條 Y 染色體的受精卵發育成的個體十分像男性;三條 X 染色體(或只有一條 X 染色體)受精卵,會發育成十分像女性的個體。

人類胚胎剛開始是看不出性別的,到了第五週才發展出性腺,但即使有了性腺仍無法斷定是發育成睪丸或卵巢。第七週,若有 Y 染色體,則此時原始性腺會變成睪丸。第八週,睪丸製造睪固酮將未定型的胚胎結構轉化成男性器官;而原本同樣的胚胎結構可發育成女性器官。

如果第七週沒有 Y 染色體介入,到了第十三週,原始性腺在此時會發育成卵巢。

對我而言,胚胎發育過程的研究是很有趣的新發現,因為所有的胚胎內設都是女性。科學家的研究也發現,在環境災難多的時候,比如說戰爭、瘟疫、流行疾病氾濫的時候,生物的本能自然選擇,以生女嬰居多。理由是生男嬰的撫養代價高,而且不易養活(雄性動物死於意外的機率比雌性大,比如逞強鬥狠、莽撞冒險、爭風吃醋等爭取繁殖機會),而精子卻是很「便宜」的生殖成本。這一切全歸因於睪固酮,因為它是促成雄性性徵的主要激素,但它同時也降低了免疫系統功能。睪固酮讓動物富攻擊性,也抑制免疫系統,只有資本雄厚的雄性可以負擔求偶的代價,亦即羽毛鮮艷的雄性獲得雌性的青睞,這是基因的保證。

因此,雄性長得健康、健壯,對雌性的繁殖宣示意義是:「看!儘管有睪固酮這樣的因素存在,我仍然這麼健康,代表我的基因很好。」。科學家也因而將自我健康殘害現象的人類習慣(例如抽煙、喝酒等不良生活習慣)推論成宣示自己基因健康的行為論述。

更有趣的是,常有傳聞說男人年紀大了就變得愛碎碎念。科學家說這是因為睪固酮會隨著年紀增長而降低;此時,雌激素就會產生作用,進而影響行為。大家看了這一段可別打我,這是科學家在書本上說的。

以上摘錄部份最近的讀書心得,跟大家分享。^^


2007.12.29 後記:感謝 Peggie 提供影片的「幕後花絮」,原來這些照片是透過模型製作出來的照片跟影片。做得非常真實,總讓人驚奇他們是怎麼辦到的,可以拍到如此精彩的畫面。原來這一切都是模型。

幕後花絮連結網址:tw.youtube.com/watch?v=aMEVam3xWq4
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