世界上最酷的鱼:能自己怀孕生下自己克隆体

世界上最酷的鱼:能自己怀孕生下自己克隆体
2021年05月12日 15:00 果壳

明明是鱼,却能离水上岸生活数月,呆在水里太久甚至会淹死。这种奇葩鱼也是脊椎动物中唯一一种可以通过自己给自己受精的方式生下自己的复制品的动物。今天我们就来认识一下这种可能还原了人类祖先上岸过程的物种——红树林鳉。

红树林鳉(Rivulusmarmoratus)| wikipedia

红树林鳉Rivulus marmoratus也叫斑纹隐小鳉,它们是只生活在红树林的美洲特产。这种鱼身材小巧玲珑,成年后也只有6-7厘米长,因为适应性强好养活,它们经常被当作鱼缸里的背景鱼。

虽然红树林鳉最早是在1880年被记录下的,但是直到1961年它们才得到科学研究。实际上到目前为止人类对它们的了解也只能算是皮毛,其中一个大问题就在于在很长一段时间里,人类在野外找不到它们的踪影。

野生的红树林鳉一生都生活在美洲和加勒比海小岛上红树林的死水塘里。这些小水塘时不时地会干涸,完全不像能住鱼的样子。因此在野地考察的研究者们一直不明白当这些死水干涸时红树林鳉死哪儿去了。

红树林生态系统。|britannica

在30年前,这个神秘的问题有了答案。1991年,佛罗里达濒危土地计划(Environmentally Endangered Lands Program)的生物学家 Scott Taylor 和同事在中美洲的伯利兹做野外考察任务时踢了一脚一条1.5米长、直径为9厘米的烂木头,结果里面摔出了100多条红树林鳉。

2019年比利时那慕尔大学的研究者 Frédéric Silvestre 从佛罗里达红树林的烂木头里剥出了红树林鳉。

后来,他们在落叶下、椰子壳里,甚至在人类丢弃的啤酒罐里找到了红树林鳉。就这样,他们意外地发现红树林鳉是首个能上岸居住在木头里的两栖鱼类。后来他们把这一发现发表在2008年的 The American Naturalist 上。

加拿大圭尔夫大学的生物学家 Patricia Wright 指出,红树林鳉的生存环境和几百万年前动物首次登陆时的海洋生态环境类似。它们可能还原了陆地动物的元祖首次注册登录离岸账号时的情形。

其实,除了红树林鳉,也有一些鱼可以短暂离水生活,而至少有60种硬骨鱼是两栖的。比如东南亚的蟾胡鲶(Clarias batrachus)就可以在旱地上弹几个小时。澳洲、非洲和南美的肺鱼也可以离水生活数月,不过这种技能只能在肺鱼进入待机模式时才能调用。

能在地上爬6天的澳洲攀鲈。

可是,红树林鳉可以上岸生活至少66天,而且它们的代谢率并不会因为离水而下降。目前没有其他鱼类能像红树林鳉这样离水活蹦乱跳两个月这么久。研究者们甚至观察到,因为已经升格为两栖动物,如果长时间呆在水下,红树林鳉实际上会淹死。

当水源枯竭时,它们会自行搬家,躲到树洞里或螃蟹洞里自闭宅居。上岸后,它们的鳃就不再活动。它们的背部有密集的毛细血管,呼吸和撒尿(排氨)主要靠背部的皮肤完成。它们也在离水环境中产卵,它们的胚胎也可以在没有没入水中的情况下发育成熟。

红树林鳉的分布。Global Biodiversity Information Facility

研究者们认为,上岸躲到烂木头里也是红树林鳉的生存优势,因为烂木头可以被狂风大浪打到远处,有助于红树林鳉扩大领土范围。实际上,红树林鳉的分布范围确实比其他美洲沿海鱼种要大,它们出没的纬度跨52经度跨91度。

作为唯一一种能上岸生活的鱼,红树林鳉还贼擅长叠buff——它们能适应各种高盐高温高臭高毒的螺蛳粉式的极限环境

因为沿海红树林里潮起潮落,红树林鳉除了要忍耐退潮时的干旱,还要忍受退潮时的盐分的腌渍。红树林鳉能耐受盐度达到千分之80的卤汁般的水(一般海水的盐度在千分之30到35之间)。硬骨鱼主要是靠能分泌氯离子的氯细胞防止变成咸鱼的,而红树林鳉的氯细胞的能力甚至比海鱼都强。

在红树林鳉居住的伯利兹的红树林中,氨的水平也超过一般鱼类的耐受水平。它们对温度的适应力也超过普通热带鱼,7-38摄氏度的水温对它们来说都没问题。

此外,红树林鳉也能忍受其他鱼类无法承受的高浓度的的硫化氢。在海洋和红树林环境中,硫化氢普遍存在,而且对鱼有毒性。曾去红树林玩耍的人会注意到里面莫名的屁臭,这就是硫化氢的签名。硫化氢除了有直接毒性,还会消耗氧气,造成缺氧。

2012年研究者 Andy Turko 拍到从伯利兹红树林的螃蟹洞里出来的红树林鳉。

可是红树林鳉就好这口公厕般的酸爽,它们最喜欢挑没什么鱼能忍的臭水沟生活,而且是时不时会干涸的臭水沟,不喜欢住在一直有水又干干净净的地方。比如在佛罗里达的红树林浑浊的泥水塘里,红树林鳉是最常见的鱼。就在这样阴间的环境里,红树林鳉还不容易生普通硬骨鱼容易生的皮肤病。

这种生存模式超过了一般人,甚至研究者们对鱼类的普遍定义,难怪人们曾误认为红树林鳉鱼口稀少。而因为这个误会,1999年红树林鳉被美国国家海洋渔业局列为 species of concern(值得关注的物种)。不过现在国际自然保护联盟(IUCN)将其列为无危物种。

如果上面的描述已经刷新了你对鱼的认知,那么准备接受另一个震碎三观的事实吧:红树林鳉是已知脊椎动物中唯一能够单体生娃——自体受精的

自体受精的前提是雌雄同体。你没看错,红树林鳉不仅雌雄同体,还能自体受精。它们的这两种技能是在20世纪60年代被发现的。它们体内同时具有卵巢和睾丸,而且还用自己的精子给自己的卵子受精,生出自己的克隆体。诺亚要是带红树林鳉上方舟,随手捞一条丢马桶里就够了。

根据2009年发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一项研究,红树林鳉的自体受精率高达97%,而且它们获得自己和自己结婚这种能力的历史至少有数十万年了。

在鱼类中雌雄同体并不罕见,但是自体受精却相当异常,因为自体受精面临的挑战比近亲繁殖还难缠:自体受精不仅会带来严重的近交衰退问题,还会造成卵子和精子生成中的激素冲突。红树林鳉是如何成功的现在大家还不清楚,但肯定是值得学习的。

然而,参差多态是幸福的本源,红树林鳉也践行这一点:红树林鳉也有和其他个体生娃的备用方案。

有时在特殊条件下,红树林鳉中会出现一些奇行种——纯爷们的红树林鳉。雄性红树林鳉以前也是雌雄同体的,后来就把卵巢吸收了,只剩下睾丸。有纯汉子在的情况下,普通雌雄同体的红树林鳉就可以和它们进行异体繁殖,也就是异体异性恋。

雌雄同体的红树林鳉(上)和两种雄性,中是隐性雄性表型,下是常见雄性表型。| (DOI)10.1086/700697

在纯汉子较为罕见的佛罗里达和巴哈马地区,红树林鳉大都自己一个人自恋怀孕生娃。而在中美洲的伯利兹,纯汉子的含量稍微高一些,那里大约一半的红树林鳉能囍提男友。

这个过程⚥♂也平平无奇。Taylor 曾经把五彩斑斓的伯利兹的雄红树林鳉和雌雄同体的红树林鳉放在一起,结果它俩就开始上演典型的鳉鱼求偶动作大戏,也就是身体缠绕在一起进入震动模式。

围观红树林鳉多年的 Taylor 表示:“这可能是世界上最酷的鱼,因为它们不仅有奇特的繁殖方式,还不符合鱼通常的行为标准。”

常常自妻,偶尔妻人。

参考文献

Tatarenkov, Andrey, et al. "Long-term retention of self-fertilization in a fish clade." Proceedings of the National Academy of Sciences 106.34 (2009): 14456-14459.

Taylor, D. Scott, et al. "A novel terrestrial fish habitat inside emergent logs." The American Naturalist 171.2 (2008): 263-266.

Taylor, D. Scott. "Twenty-four years in the mud: what have we learned about the natural history and ecology of the mangrove rivulus, Kryptolebias marmoratus?." Integrative and Comparative Biology 52.6 (2012): 724-736.

Furness, Andrew I. "The evolution of an annual life cycle in killifish: adaptation to ephemeral aquatic environments through embryonic diapause." Biological Reviews 91.3 (2016): 796-812.

www.nationalgeographic.com/animals/article/fish-lives-inside-logs-breathing-air-for-months

www.nwf.org/Educational-Resources/Wildlife-Guide/Fish/Mangrove-Rivulus

www.iucnredlist.org/species/19735/131005753

www.floridamuseum.ufl.edu/discover-fish/species-profiles/rivulus-marmoratus/

Mangrove rivulus found in a log. Frederic silvestre

Mangrove rivulus (Kryptolebias marmoratus) emersion from a crab burrow. andy turko

Walking fish poses threat to land animals.CNN

These Fish Can Jump Farther When They’re Older | Nat Geo Wild

本文经授权转载自把科学带回家(ID:steamforkids),原标题为“世上唯一能让自己怀孕生下自己克隆体的脊椎动物,是在水里太久会淹死的鱼”,如需二次转载请联系原作者

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