一只鉤狀盲蛇
據(jù)外國(guó)媒體報(bào)道,即使少數(shù)動(dòng)物被吃掉,也能生存下來(lái),這項(xiàng)技術(shù)可以幫助他們開(kāi)辟新的棲息地。
2012年,一位生物學(xué)家在東南亞的東帝汶進(jìn)行調(diào)查時(shí),發(fā)現(xiàn)了意想不到的一幕:一條鉤盲蛇扭動(dòng)著從一只黑眶蟾蜍的后部爬了出來(lái)。來(lái)自英國(guó)伍爾弗漢普頓大學(xué)的馬克·奧榭及其同事偶然間目睹了這一過(guò)程,他們?cè)谝粔K石頭下發(fā)現(xiàn)了這兩只動(dòng)物。這是科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)被蟾蜍吃下去的獵物還能存活,也是第一次發(fā)現(xiàn)像鉤盲蛇這么大的動(dòng)物經(jīng)過(guò)消化道后居然還能安然無(wú)恙?!耙环N有肺的脊椎動(dòng)物能存活下來(lái),實(shí)在太讓人驚奇了,”奧榭說(shuō)道。
動(dòng)物幼體或一些小型海洋無(wú)脊椎動(dòng)物能毫發(fā)無(wú)損地穿過(guò)某些掠食者的消化道,但體型較大的獵物很可能在被抓到之后就立刻被咬死。即使躲過(guò)了牙齒的撕咬,在經(jīng)過(guò)掠食者的喉嚨時(shí),獵物也會(huì)受到致命的擠壓。
等待獵物的還有更可怕的問(wèn)題。大部分獵物在接觸到掠食者胃里的胃酸之前就已經(jīng)死去,接著它們的組織將被胃酸分解、消化。在掠食者的消化道深處,獵物或許還要面臨缺氧的挑戰(zhàn)。
不過(guò),如果是被蟾蜍或鳥(niǎo)類囫圇吞下的獵物,生存的幾率可能會(huì)高一些。這些動(dòng)物在吞咽之前,往往先把食物堆在喉嚨后部,這或許會(huì)增加獵物安全進(jìn)入消化系統(tǒng)的機(jī)會(huì)。
一只粗皮漬螈
在某種程度上,這或許正是一種劇毒兩棲動(dòng)物——粗皮漬螈(學(xué)名:Taricha granulosa)——在被青蛙吞食之后還能全身而退的原因。一旦進(jìn)入青蛙的胃部,這種蠑螈的毒素會(huì)在胃酸發(fā)揮作用之前殺死青蛙。接著,粗皮漬螈只需要轉(zhuǎn)過(guò)身,經(jīng)過(guò)死亡青蛙的喉嚨,從它的嘴巴爬出來(lái)。
然而,鉤盲蛇并不能殺死蟾蜍,而且它經(jīng)過(guò)的路線要長(zhǎng)得多——從蟾蜍的嘴巴到肛門(mén)。相比其他許多物種,鉤盲蛇有著自己的優(yōu)勢(shì)。它們身體細(xì)長(zhǎng),寬度只有幾毫米,可以毫不費(fèi)力地挖洞或穿過(guò)狹小的縫隙。對(duì)鉤盲蛇來(lái)說(shuō),穿過(guò)狹窄的蟾蜍消化道應(yīng)該不是太大的挑戰(zhàn)。
奧榭認(rèn)為,鉤盲蛇在蟾蜍消化道中是主動(dòng)地爬行,而不是像其他食物那樣被收縮的肌肉推著向前。還有一個(gè)對(duì)鉤盲蛇有利的因素是蟾蜍較早之前的攝食情況。在吞下鉤盲蛇之前的幾個(gè)小時(shí)里,這只蟾蜍可能沒(méi)有吃多少東西,從而使它的消化道變得“干凈”許多。如果真是如此,那鉤盲蛇的“求生之旅”應(yīng)該沒(méi)有花費(fèi)多少時(shí)間,這也減少了它暴露在消化液里的風(fēng)險(xiǎn)。
不過(guò),起決定性作用的很可能是鉤盲蛇的皮膚。緊密、重疊的鱗片不僅使鉤盲蛇能在陸地上爬行,也幫助它們阻擋了胃酸的侵襲,保護(hù)脆弱組織和器官免受傷害。其他一些蛇類的鱗片在移動(dòng)時(shí)會(huì)稍稍分離,因而可能不具備類似的保護(hù)效果。
幾乎可以肯定的是,鉤盲蛇面臨的最大問(wèn)題是一段較長(zhǎng)時(shí)間的缺氧。作為一種掘洞生活的動(dòng)物,加上體型嬌小,鉤盲蛇只需要很少的空氣就能存活。但是,這種耐受性也是有限度的?!袄碚撋?,穿過(guò)消化道的時(shí)間將決定它能否存活,”奧榭說(shuō)道。
研究人員并不知道鉤盲蛇經(jīng)過(guò)蟾蜍消化道的時(shí)間。不過(guò),盡管鉤盲蛇成功從蟾蜍消化道爬了出來(lái),但它還是在大約5小時(shí)后死亡了。研究者并沒(méi)有對(duì)鉤盲蛇進(jìn)行死后檢查,但他們認(rèn)為,這條蛇可能死于缺氧導(dǎo)致的并發(fā)癥?!拔覀兿氩坏狡渌魏文軞⑺浪囊蛩?,”奧榭說(shuō)道。
蝸牛在穿越消化道方面的能力可能要?jiǎng)龠^(guò)鉤盲蛇,因?yàn)樗鼈冊(cè)诘脱醐h(huán)境下也能生存。在2011年發(fā)表的一篇論文中,日本東北大學(xué)的裕也一郎(Shinichiro Wada)等人介紹了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們用一種微小的蚤蝸牛(學(xué)名:Tornatellides boeningi)喂食暗綠繡眼鳥(niǎo),觀察它們能否完整地經(jīng)過(guò)后者的消化道。大約15%的蚤蝸牛幸存了下來(lái),整個(gè)過(guò)程大約花了20到120分鐘。該實(shí)驗(yàn)第一次證實(shí)了陸地蝸牛可以在經(jīng)過(guò)鳥(niǎo)類腸道消化后存活下來(lái)?!霸跊](méi)有完全暴露在消化液的情況下,蝸牛能夠承受短時(shí)間的消化過(guò)程,”裕也一郎說(shuō)道。
蝸牛的忍耐力很可能來(lái)源于它們的外殼,這是天然的盔甲。但裕也一郎和同事們發(fā)現(xiàn),蝸牛的大小也是生存的關(guān)鍵。他們對(duì)鳥(niǎo)糞中的蝸牛外殼進(jìn)行了測(cè)量,發(fā)現(xiàn)寬度在2.5毫米左右的蝸?;灸鼙3滞暾w型更大的蝸牛則遭受到了嚴(yán)重的外殼損壞。他們還認(rèn)為蝸牛分泌的黏液可能會(huì)對(duì)酸環(huán)境有一定的抵抗作用,但這一觀點(diǎn)還需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。
需要指出的是,較大的蝸牛似乎偶爾也能從鳥(niǎo)類腸道的消化中存活下來(lái)。來(lái)自捷克布拉格查理大學(xué)的Jasna Simonova發(fā)現(xiàn),外殼比蚤蝸牛大得多——直徑達(dá)到17毫米——的蝸牛有時(shí)在經(jīng)過(guò)多種不同鳥(niǎo)類的消化之后,還能完整地保存下來(lái)。
秀麗隱桿線蟲(chóng)
另一個(gè)令人意想不到的“腸道穿越者”是一種線蟲(chóng)——秀麗隱桿線蟲(chóng)(學(xué)名:Caenorhabditis elegans)。德國(guó)基爾大學(xué)的欣李希·舒?zhèn)惐ぃ℉inrich Schulenburg)及其團(tuán)隊(duì)在采集于德國(guó)北部的蛞蝓腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這種線蟲(chóng)。之后,他們?cè)隍因跫S便中驚訝地發(fā)現(xiàn)了活著的線蟲(chóng)。
“它們似乎是被蛞蝓從嘴巴吃進(jìn)去的,這很不尋常,因?yàn)轵因蹙哂幸粋€(gè)研磨的器官,應(yīng)該會(huì)摧毀它們,”舒?zhèn)惐ふf(shuō),“而且我們不知道它們是怎么從酸性環(huán)境中存活下來(lái)的。”在蛞蝓和蚯蚓體內(nèi)還發(fā)現(xiàn)過(guò)另一種線蟲(chóng),但它們是營(yíng)寄生生活,通過(guò)刺入腸道的方式進(jìn)入宿主體內(nèi)。
研究團(tuán)隊(duì)還驚訝地發(fā)現(xiàn),不僅幼年線蟲(chóng)能從消化過(guò)程中存活,成體線蟲(chóng)也可以。幼蟲(chóng)在發(fā)育階段具有較為堅(jiān)硬的表皮,可以起到保護(hù)作用,因此通常要比完全成熟的成蟲(chóng)更能耐受惡劣環(huán)境?!斑@還完全是一個(gè)未解之謎,”舒?zhèn)惐ふf(shuō)道。這些秀麗隱桿線蟲(chóng)似乎經(jīng)常能在蛞蝓的腸道消化中存活,但它們從不會(huì)在蛞蝓體內(nèi)逗留超過(guò)一天的時(shí)間。
“腸道旅行”在陸地上較為罕見(jiàn),但似乎在水生環(huán)境中更為普遍。荷蘭烏得勒支大學(xué)的Casper van Leeuwen及其同事發(fā)現(xiàn),一些成年水生蝸牛在被綠頭鴨吞食之后依然能存活下來(lái)。一種介形蟲(chóng)的雌性個(gè)體也能在康氏亞口魚(yú)(學(xué)名:Catostomus commersonii)的消化道中存活,而貽貝在穿過(guò)??粫r(shí),如果雙殼緊閉,就能夠避免被消化的命運(yùn)。Van Leeuwen及其團(tuán)隊(duì)推測(cè),在潮濕環(huán)境中對(duì)生命有利的一些特征,可能幫助了這些無(wú)脊椎動(dòng)物在潮濕的腸道內(nèi)部環(huán)境中存活下來(lái)。
存活率也與掠食者的消化系統(tǒng)類型有關(guān)。有些動(dòng)物更傾向于吃進(jìn)更多的獵物,而不注重消化的效率,比如某些鳥(niǎo)類。食物往往很快經(jīng)過(guò)這些動(dòng)物的消化道,其中一部分可能未經(jīng)消化就被排了出去。
由于穿越消化系統(tǒng)的現(xiàn)象具有一定普遍性,可以推測(cè),這種現(xiàn)象可能會(huì)在一些動(dòng)物種群中留下印記。對(duì)于一些移動(dòng)能力較弱的物種,這可能是一種非常重要的運(yùn)輸形式,使它們能占據(jù)遙遠(yuǎn)的新環(huán)境。
暗綠繡眼鳥(niǎo)
裕也一郎及其同事觀察的蝸?;蛟S正是如此。這些蝸牛采集于母島——日本小笠原群島群島中的一個(gè)島嶼。它們?cè)谥車鷯u嶼上的分布模式似乎只能歸功于鳥(niǎo)類的幫助。此外,科學(xué)家在地理間隔遙遠(yuǎn)的蝸牛種群之間發(fā)現(xiàn)了基因傳遞的證據(jù),這也可以用鳥(niǎo)類腸道的運(yùn)輸來(lái)解釋。裕也一郎的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在暗綠繡眼鳥(niǎo)數(shù)量較高的地區(qū),蝸牛的遺傳多樣性也更高。
“這些證據(jù)有力地表明,陸地蝸??梢越柚邮承曾B(niǎo)類進(jìn)行傳播,”裕也一郎說(shuō)道。此外,他們還觀察到一只蝸牛在被鳥(niǎo)排泄出來(lái)之后開(kāi)始產(chǎn)卵,這表明即使只有一只蝸牛遷移到新的環(huán)境,也足夠發(fā)展出一個(gè)新的種群。
舒?zhèn)惐ね茰y(cè),蛞蝓腸道內(nèi)的秀麗隱桿線蟲(chóng)可能也是在“搭便車”。此前有研究發(fā)現(xiàn),這種線蟲(chóng)會(huì)附著在潮蟲(chóng)的腳上,從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方。另一種可能性是,蛞蝓腸道本身就對(duì)秀麗隱桿線蟲(chóng)很有吸引力:它們可能以蛞蝓腸道內(nèi)的細(xì)菌為食。“還有可能是,它們會(huì)等待蛞蝓死亡,以生活在尸體上面的細(xì)菌為食,”舒?zhèn)惐ふf(shuō)道。
2014年,德國(guó)漢堡大學(xué)的Jan-Jakob Laux及其團(tuán)隊(duì)首次記錄了一種利用鳥(niǎo)類消化道進(jìn)行運(yùn)輸?shù)睦ハx(chóng)。他們推測(cè),一種水葉甲——平角水葉甲(學(xué)名:Macroplea mutica)——可以借助綠頭鴨進(jìn)行傳播,因?yàn)樗鼈兘?jīng)過(guò)后者的腸道消化后依然能保持完整。這種昆蟲(chóng)在古北界的廣泛分布一直被視為未解之謎,因?yàn)樗鼈兊囊苿?dòng)能力并不強(qiáng)。
說(shuō)回鉤盲蛇的例子,它的經(jīng)歷很可能只是一場(chǎng)意外。奧榭認(rèn)為,蟾蜍可能把這條蛇誤認(rèn)為是蚯蚓,而蚯蚓是蟾蜍的主要食物?!拔液艽_定那只蟾蜍并不知道自己吞下了一只脊椎動(dòng)物,”他說(shuō),“它以為這只是一條比較光亮的蚯蚓。”
一些蟾蜍物種的確會(huì)捕食盲蛇,但這些盲蛇在被吃掉之后,還未發(fā)現(xiàn)有成功逃脫的。然而,盲蛇或許能借助另一種動(dòng)物的腸道來(lái)完成運(yùn)輸任務(wù),那就是貓頭鷹。
有一些報(bào)告顯示,盲蛇會(huì)出現(xiàn)在貓頭鷹的巢穴中。它們?cè)趺吹侥抢锏?,我們還不得而知。一些研究者認(rèn)為,盲蛇會(huì)爬到樹(shù)上,以貓頭鷹鳥(niǎo)巢碎屑中的無(wú)脊椎動(dòng)物為食。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,貓頭鷹把盲蛇抓到巢里,作為雛鳥(niǎo)的食物。
奧榭并不懷疑盲蛇的攀爬能力,但它們必須首先確定貓頭鷹鳥(niǎo)巢的位置,否則就只是偶然出現(xiàn)在鳥(niǎo)巢里。另一方面,貓頭鷹用盲蛇喂食雛鳥(niǎo)時(shí)也困難重重,因?yàn)槊ど咴诒挥|碰時(shí)會(huì)卷曲、打結(jié),并可能在掉落的時(shí)候迅速鉆到鳥(niǎo)巢深處。
“我認(rèn)為更可能的情況是,它們是偶然從貓頭鷹的腸道里排出來(lái)的,”奧榭說(shuō)道。與蟾蜍一樣,貓頭鷹經(jīng)常未經(jīng)咀嚼就把獵物吞下肚子。
如果掠食者是在無(wú)意中吞下了活的動(dòng)物,那它們的健康會(huì)受到什么影響呢?舉例來(lái)說(shuō),腸道寄生蟲(chóng)往往通過(guò)食物和水進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi),然后在腸道里定居下來(lái)。舒?zhèn)惐ふJ(rèn)為,秀麗隱桿線蟲(chóng)可能事實(shí)上就是一種寄生蟲(chóng)?!叭绻媸侨绱?,那就太令人興奮了,”他說(shuō),“我覺(jué)得這是可能的?!?/p>
一些線蟲(chóng)物種確實(shí)是寄生蟲(chóng),而其他一些物種則可以在自由生活和寄生模式之間切換。秀麗隱桿線蟲(chóng)被認(rèn)為是非寄生性的,如果能找到它們營(yíng)寄生生活的證據(jù),或許將為寄生動(dòng)物的演化研究提供新的線索。
“研究生物體變成寄生生物的適應(yīng)過(guò)程和其中的分子機(jī)制,以及需要哪些特征才能使它們有時(shí)以寄生蟲(chóng)形式存在,有時(shí)則不是,這將是一個(gè)令人興奮的系統(tǒng)課題,”舒?zhèn)惐ふf(shuō)道。作為具有神經(jīng)系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單動(dòng)物體之一,秀麗隱桿線蟲(chóng)已經(jīng)成為生物學(xué)研究中廣泛使用的模式生物。
裕也一郎也提出了類似的想法,他認(rèn)為蝸牛和鳥(niǎo)類之間的相互關(guān)系可能已經(jīng)涉及到了寄生狀態(tài)。他在所研究的許多蝸牛身上發(fā)現(xiàn)了寄生性的扁蟲(chóng),并據(jù)此認(rèn)為鳥(niǎo)類可能是這些扁蟲(chóng)的最終宿主?;蛟S扁蟲(chóng)是將蝸牛作為某種“特洛伊木馬”,以最終進(jìn)入鳥(niǎo)類的腸道?!澳壳拔艺谘芯窟@種聯(lián)系,”裕也一郎說(shuō)道。
不過(guò),“腸道穿越者”可能不僅僅是為了自身利益而利用掠食者:它們也可能給掠食者帶來(lái)好處。舒?zhèn)惐ふJ(rèn)為,通過(guò)取食蛞蝓腸道內(nèi)的細(xì)菌,秀麗隱桿線蟲(chóng)會(huì)給腸道微生物群落帶來(lái)正面的影響?!耙恍z食細(xì)菌的生物體會(huì)幫助改善微生物群落的多樣性,”他說(shuō)道。
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