來自中國科學(xué)院動物研究所,、杭州師范大學(xué)及悉尼大學(xué)的研究人員最近在PNAS撰文挑戰(zhàn)了胚胎缺乏主動行為調(diào)控能力的傳統(tǒng)觀點。他們在中華鱉(Pelodiscus sinensis)胚胎發(fā)育的研究中發(fā)現(xiàn),,這種習(xí)慣性認識并非事實,,相反,胚胎能進行如成體“曬背”似的行為熱調(diào)節(jié),。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是中科院動物研究所生態(tài)適應(yīng)和保護生物學(xué)研究組的杜衛(wèi)國研究員,。其近年主要從事爬行動物的生活是進化、熱生物學(xué)等研究,,取得了系列成果,,拓展了雌體繁殖決策、最適卵大小進化等理論研究,,獲浙江省高??蒲谐晒?次。已發(fā)表80余篇科學(xué)論文,,其中SCI收錄論文30余篇,。
鳥獸等恒溫動物通過代謝產(chǎn)熱控制自身體溫,而爬行類等變溫動物可通過行為調(diào)節(jié)自身體溫,。爬行動物成體和幼體能通過曬背等行為尋找溫暖環(huán)境,、提升自身體溫。傳統(tǒng)觀點認為,,與自由活動的胚后階段動物不同,,胚胎因缺乏運動能力而不能主動調(diào)控和選擇環(huán)境,。
在自然界,中華鱉產(chǎn)卵于江河的堤岸,,太陽照射(熱源)常常來自巢的側(cè)面而非正上方,。那么,胚胎是否能夠遷移到側(cè)面以便最大限度地獲得太陽熱量,?研究人員開展了實驗室人工孵化和野外自然巢址模擬實驗,。在人工孵化實驗中,在卵表面預(yù)先標記了卵內(nèi)胚胎的初始位置,,放入上方熱源和側(cè)面熱源兩個處理中,,每隔3天取樣,解剖觀察胚胎位置,,上方熱源處理中的胚胎孵化過程中始終位于上方,,而側(cè)面處理中的胚胎先跟隨胚胎朝左側(cè)移動,當(dāng)實驗中期熱源移至卵右側(cè)時,,胚胎又快速移向右側(cè),,每天平均移動角度最大可至10度左右。自然巢址模擬試驗將卵放置于平面和斜面兩種巢內(nèi),,斜面巢內(nèi)卵分為兩個處理:胚胎初始位置與入射陽光的角度為45或90度,。研究發(fā)現(xiàn),平面巢內(nèi)胚胎朝上,,而斜面巢內(nèi)胚胎向太陽光入射方向遷移,,而且90度處理的遷移角度顯著大于45度處理。
該研究的主要貢獻在于發(fā)現(xiàn)動物在胚胎階段就能通過行為來主動掌握自己的命運,,比人們原來預(yù)料的要早得多,。行為熱調(diào)節(jié)可以使胚胎獲得適宜溫度環(huán)境,加速發(fā)育和孵出高適合度后代,,具有重要的適應(yīng)意義,。此外,如果具有溫度依賴型性別決定機制的爬行動物胚胎(如龜?shù)龋┮材荛_展行為熱調(diào)節(jié),,那么胚胎甚至可能可以控制自身性別,。(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦原文出處:
Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1102965108
Behavioral thermoregulation by turtle embryos
Du, Wei-Guo; Zhao, Bo; Chen, Ye; Shine, Richard
Mobile ectothermic animals can control their body temperatures by selecting specific thermal conditions in the environment,but embryos—trapped within an immobile egg and lacking locomotor structures—have been assumed to lack that ability. Falsifyingthat assumption, our experimental studies show that even early stage turtle embryos move within the egg to exploit small-scalespatial thermal heterogeneity. Behavioral thermoregulation is not restricted to posthatching life and instead may be an importanttactic in every life-history stage.