本文內(nèi)容如下：全球科學(xué)

微信號(hào)：歡秋克雪

繪圖：Marcos Chin

隨著科學(xué)家們更好地理解牛奶的進(jìn)化過(guò)程及其成分的多樣性，哺乳動(dòng)物的這一象征性特征將被重新定義。

寫(xiě)文章| Natalie Angier

編譯|實(shí)現(xiàn)

審查|歐比

大多數(shù)雌性蒼蠅都采用廉價(jià)的育兒方式，在垃圾堆或糞便中產(chǎn)下大量種子大小的卵，從這些卵孵化出來(lái)的幼蟲(chóng)會(huì)照顧自己。

雌性雪蠅不是這樣。他們先在體內(nèi)生幼蟲(chóng)，一次只有一只。九天后，毛毛蟲(chóng)在子宮里出生時(shí)，其體型幾乎和雌蒼蠅差不多。

“(對(duì)人類)這相當(dāng)于生一個(gè)18歲的孩子?！奔又荽髮W(xué)戴維斯分校研究舌蠅的昆蟲(chóng)學(xué)家Geoffrey Attardo說(shuō)。

新生的舌蠅幼蟲(chóng)看起來(lái)像手榴彈，移動(dòng)時(shí)像彈簧一樣移動(dòng)。用手用力擠壓，就知道這么豐滿的原因了。——白色毛毛蟲(chóng)就像一袋乳汁。(大衛(wèi)亞設(shè))。

剛出生的舌蠅幼蟲(chóng)(圖片來(lái)源：Geoffrey M Attardo)

Attardo說(shuō)：“打破幼蟲(chóng)的消化道會(huì)溢出乳汁。”

從營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生物化學(xué)和免疫學(xué)的角度來(lái)看，這種牛奶很精致。它從果蠅的血液中流出，被子宮內(nèi)發(fā)育的小蒼蠅貪婪地吞噬了。

這樣，依靠母親慷慨的禮物，在成為臭名昭著、咬人就能傳播致命睡眠病的舌蠅成蟲(chóng)之前，捕食的幼蟲(chóng)可以安全地在地下挖洞孵化30天。(莎士比亞)。

在最近對(duì)雪蠅牛奶的化學(xué)和遺傳學(xué)分析中，Attardo和同事們驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種乳汁與哺乳動(dòng)物乳房的產(chǎn)物非常相似。我本來(lái)期待看到完全不同的東西。"他說(shuō)。"但是我們?cè)诘鞍踪|(zhì)種類上看到這種乳汁與哺乳動(dòng)物的乳汁有著驚人的迷人重疊。" "

對(duì)舌蠅的最新研究只是牛奶的一個(gè)例子。研究人員最近在一系列意想不到的沒(méi)有乳房的地方發(fā)現(xiàn)了充當(dāng)母乳的物質(zhì)：無(wú)脊椎動(dòng)物的蜘蛛、蟑螂和甲蟲(chóng)賣場(chǎng)。脊椎動(dòng)物大白鯊，雄性企鵝，雌性火烈鳥(niǎo)。

繪制:Marcos Chin

牛奶中的高蛋白

其他科學(xué)家追溯了哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物行為的進(jìn)化過(guò)程，得出結(jié)論：哺乳行為的出現(xiàn)不是為了方便喂養(yǎng)幼崽，而是為了幫助我們的卵生祖先在干燥的陸地上更好地使用有限的水。

另一組科學(xué)家正在試圖從包含全世界5500多種哺乳動(dòng)物的樣本中找到和理解乳汁成分的差異。他們發(fā)現(xiàn)，一些奇特哺乳動(dòng)物的需求和他們的乳汁成分之間存在令人信服的一致性。

例如，美國(guó)史密森國(guó)家動(dòng)物園的哺乳動(dòng)物研究員Michael Power檢測(cè)出9條帶的乳汁后，對(duì)其中高濃度的鈣、磷和更高的蛋白質(zhì)含量印象深刻。

9皮帶犰狳(資料來(lái)源：國(guó)家無(wú)線人生聯(lián)盟)

“蛋白質(zhì)含量高得驚人，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)乳汁中的其他成分?！绷α空f(shuō)。他是《乳汁：哺乳生物學(xué)》本書(shū)的作者之一。

礦物質(zhì)含量高是有道理的。"犰狳生長(zhǎng)骨骼甲殼動(dòng)物，"力量，"所以犰狳幼崽需要大量的鈣和磷。"" "

但是，如何解釋牛奶中蛋白質(zhì)的高含量呢？研究者們很快意識(shí)到這與化學(xué)有關(guān)。如果在大多數(shù)哺乳動(dòng)物的牛奶中直接加入鈣和磷，這些礦物質(zhì)會(huì)結(jié)合形成不溶性磷酸鹽化合物。

"這些物質(zhì)被困在乳房里，無(wú)法到達(dá)幼崽的身體。"力量說(shuō)。那么解決辦法是什么呢？進(jìn)一步加用酪蛋白，將礦物質(zhì)結(jié)合成致密、可用的納米簇。

要供應(yīng)高鈣、高死者的牛奶，必須是高蛋白的。“力量說(shuō)?！币?yàn)槠渲泻芏嗟鞍踪|(zhì)是運(yùn)送鈣和磷的載體。" "

史密森學(xué)會(huì)的名譽(yù)研究員Olav Oftedal和同事們?cè)噲D估算黑熊幼崽在巢中接受喂養(yǎng)時(shí)奶的消耗率。研究人員意外地在母熊的血液和乳油中發(fā)現(xiàn)了標(biāo)記為同位素的水樣，這種水是在實(shí)驗(yàn)初期供應(yīng)給幼崽的。

這些同位素只有一種方法可以進(jìn)入母乳。母熊在窩里喂奶?！癘ftedal說(shuō)?！彼怀圆缓?，但吞下幼崽的排泄物。

這些排泄物中的水又出現(xiàn)在乳汁中?！?p>

代價(jià)高昂的哺乳期

生物學(xué)家認(rèn)為，不應(yīng)該隨意使用“乳汁”這個(gè)詞，一些哺乳動(dòng)物學(xué)家將“乳汁”限定為哺乳動(dòng)物特有的乳腺分泌出的液體。

但也有很多科學(xué)家認(rèn)為，任何由親代合成或高度加工，且其后代生存必需的物質(zhì)，都可稱之為乳汁。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，僅僅是預(yù)消化的食物可能不算數(shù)，但如果父母向食丸中額外添加了某些必需成分，那么反芻的食物就可以被視為一種乳汁。

德國(guó)拜羅伊特大學(xué)的Sandra Steiger及其同事最近報(bào)道了一種雙親共同養(yǎng)育后代的葬甲Nicrophorus orbicollis，它身長(zhǎng)1英寸（2.54厘米），長(zhǎng)有美麗的橙色、黑色的條紋。甲蟲(chóng)父母會(huì)先吃一些腐肉，將腐肉預(yù)消化，當(dāng)后代用前腿輕拍它的嘴時(shí)，就將這一小塊腐肉送到求乞者的嘴里。

Nicrophorus orbicollis（圖片來(lái)源：wikipedia）

“這種喂養(yǎng)方式就像是親吻，” Steiger說(shuō)，“看起來(lái)很不錯(cuò)?！钡缪芯咳藛T證實(shí)的那樣，相比于喂食的肉，這種接觸交流本身更重要：父母的口腔液體對(duì)小甲蟲(chóng)的生存也至關(guān)重要。

Steiger的研究團(tuán)隊(duì)證明，如果改為給小甲蟲(chóng)喂食液化的腐肉，這些小昆蟲(chóng)雖然能暫時(shí)養(yǎng)活自己，但幾乎所有的幼蟲(chóng)都在蛹化之前死亡。只有混入親代口腔液體喂食后，小甲蟲(chóng)才能茁壯成長(zhǎng)。

研究人員尚未分析過(guò)這種巧克力色“甲蟲(chóng)奶”的成分，但Steiger猜測(cè)，這種乳汁為幼蟲(chóng)提供了腸道微生物、抗體、消化酶和其他消化腐肉必需的物質(zhì)。

無(wú)論對(duì)哪個(gè)物種而言，哺乳都是昂貴的，它需要進(jìn)化上的理由?；鹆银B(niǎo)是為數(shù)不多為幼鳥(niǎo)產(chǎn)奶的鳥(niǎo)類，產(chǎn)奶行為會(huì)使它們逐漸褪去身上所有的顏色——但至少這是一件平等主義的事。

雄雌火烈鳥(niǎo)共同筑巢，孵化一個(gè)鳥(niǎo)蛋。當(dāng)?shù)胺趸瘯r(shí)，親鳥(niǎo)產(chǎn)出豐富的嗉囊乳，在長(zhǎng)達(dá)九個(gè)月的時(shí)間里，火烈鳥(niǎo)幼鳥(niǎo)將以此為食。幼鳥(niǎo)乞食發(fā)出的聲音會(huì)刺激親鳥(niǎo)大腦釋放催乳素——與幫助人類哺乳的催乳素是同一種。催乳素的釋放反過(guò)來(lái)又會(huì)促使父母喉嚨底部的嗉囊中的細(xì)胞膨脹并分泌神奇的乳汁。

來(lái)源：Marcos Chin

火烈鳥(niǎo)乳汁的蛋白質(zhì)、脂肪含量比哺乳動(dòng)物的乳汁更豐富，“具有白干酪的稠度”，英國(guó)埃克塞特大學(xué)的火烈鳥(niǎo)研究者Paul Rose說(shuō)。

它還是亮粉色的。親鳥(niǎo)在乳汁中加入了和火烈鳥(niǎo)羽毛顏色相同的類胡蘿卜素，它還是一種抗氧化劑，這是促進(jìn)幼鳥(niǎo)健康快速成長(zhǎng)的理想物質(zhì)。

幾個(gè)月過(guò)去了。親鳥(niǎo)必須逐步提高乳汁產(chǎn)量，以滿足幼鳥(niǎo)不斷增長(zhǎng)的需求。當(dāng)小火烈鳥(niǎo)接近成年，身體健壯、泛著紅色時(shí)，它的父母看起來(lái)消瘦而憔悴，它們?cè)?jīng)紫紅色的羽毛現(xiàn)在變成了白色。

“它們所有的能量，所有的粉色色素，都進(jìn)入了嗉囊乳汁中，”Rose說(shuō)，“喂養(yǎng)火烈鳥(niǎo)是一項(xiàng)非常困難的工作?！?/p>

如何解釋這種喂養(yǎng)方式的必要性？為什么火烈鳥(niǎo)不能像許多其他鳥(niǎo)類那樣，簡(jiǎn)單地以甲蟲(chóng)和蒼蠅為食呢？Rose將這種做法歸因于火烈鳥(niǎo)獨(dú)特的覓食方式，以及為適應(yīng)這種覓食方式必需的口器。

就像長(zhǎng)須鯨一樣，火烈鳥(niǎo)也是濾食性動(dòng)物，它們獨(dú)特而彎曲的喙就像精心制作的篩子?；鹆银B(niǎo)幼鳥(niǎo)的直喙變厚、變彎是需要時(shí)間的，而掌握濾食方式需要更長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)。

必不可少的抗菌劑

只有在哺乳類中，所有的成員都哺育幼崽。然而演化生物學(xué)家現(xiàn)在相信，這種哺乳行為的起源可以追溯到3億多年前，這比哺乳動(dòng)物出現(xiàn)的時(shí)間早了1億年。

目前認(rèn)為，現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的祖先產(chǎn)一種多孔的薄殼蛋，現(xiàn)生的蜥蜴、蛇和單孔類哺乳動(dòng)物（例如鴨嘴獸）都會(huì)產(chǎn)這種蛋。與擁有鈣化硬殼的鳥(niǎo)蛋相比，薄殼蛋有被風(fēng)干的危險(xiǎn)，因此現(xiàn)代蛇和蜥蜴通常需要在相對(duì)潮濕的環(huán)境下產(chǎn)卵。

我們古老的祖先偶然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更自由的解決方案：把自己變成一個(gè)水罐，這樣就可以自由選擇下蛋的場(chǎng)所了。

“乳汁最初的功能可能是為放在干燥地表上的薄殼蛋提供水分?！睈?ài)達(dá)荷大學(xué)的哺乳動(dòng)物專家Amy Skibiel說(shuō)。在這個(gè)場(chǎng)景中，哺乳動(dòng)物的祖先通過(guò)胸部的毛孔將液體滴到卵上；乳頭出現(xiàn)的時(shí)間要晚得多。

薄殼蛋也有被微生物侵入的危險(xiǎn)，遺傳學(xué)研究表明，最早的薄殼蛋水合液中含有抗病原體成分。它不僅具有保濕的功能，還有清潔作用。那么為什么不在蛋孵化之后繼續(xù)澆水，并通過(guò)自然選擇，讓這些液體進(jìn)入幼崽的食物中呢？

一旦這種靠分泌來(lái)養(yǎng)育后代的方式在早期哺乳動(dòng)物中固定下來(lái)，乳汁很快變得多樣化，具體配方由需求、飲食和所屬類群決定。

冠海豹在迅速縮小的浮冰上哺育幼仔，僅4天幼仔的體重就能翻倍?？紤]到海豹乳汁的脂肪含量超過(guò)60%，是脂肪含量最高的哺乳動(dòng)物乳汁，這也就不足為奇了。

當(dāng)我在史密森尼國(guó)家動(dòng)物園的世界級(jí)乳汁庫(kù)里試聞了一系列奇異的乳汁之后，我發(fā)現(xiàn)，海豹乳汁還充斥著魚(yú)的味道。在脂質(zhì)天平的另一端，犀牛乳汁的脂肪含量?jī)H為2%，無(wú)論是外觀還是氣味都像脫脂牛奶。

大象乳汁的含水量更低，我敢肯定我聞到了冰激凌的味道。獅子乳汁沒(méi)有明顯的氣味，像大多數(shù)食肉動(dòng)物的奶一樣，含糖量低——肉食者天生就能有效地將蛋白質(zhì)和脂肪轉(zhuǎn)化成葡萄糖。

相比之下，人類的母乳非常甜。Skibiel在給孩子喂奶時(shí)品嘗了自己的母乳，她說(shuō)那種味道讓她想起了哈密瓜。

人類母乳中糖的數(shù)量和種類超過(guò)了其他類人猿，Power說(shuō)，對(duì)于如此豐富的糖，他提出了一個(gè)令人驚訝的原因：這些糖并不如一些人所說(shuō)的那樣用來(lái)構(gòu)建我們的大腦，而是因?yàn)槲覀冃枰堑目咕芰?lái)幫助我們應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)革命后遇到的新病原體。

“以多種不同的方式使用動(dòng)物的能力是人類成功的原因之一，”他說(shuō)，“但這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言是一個(gè)巨大的沖擊?！毙疫\(yùn)的是，我們的母乳能應(yīng)付這個(gè)挑戰(zhàn)。

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