來(lái)自中國(guó)科學(xué)院動(dòng)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(dòng)行為調(diào)控能力的傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)。他們?cè)谥腥A鱉(Pelodiscus sinensis)胚胎發(fā)育的研究中發(fā)現(xiàn),,這種習(xí)慣性認(rèn)識(shí)并非事實(shí),,相反,胚胎能進(jìn)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(dòng)物研究所生態(tài)適應(yīng)和保護(hù)生物學(xué)研究組的杜衛(wèi)國(guó)研究員,。其近年主要從事爬行動(dòng)物的生活是進(jìn)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(jìn)化等理論研究,,獲浙江省高??蒲谐晒?jiǎng)4次。已發(fā)表80余篇科學(xué)論文,,其中SCI收錄論文30余篇,。
鳥(niǎo)獸等恒溫動(dòng)物通過(guò)代謝產(chǎn)熱控制自身體溫,,而爬行類(lèi)等變溫動(dòng)物可通過(guò)行為調(diào)節(jié)自身體溫。爬行動(dòng)物成體和幼體能通過(guò)曬背等行為尋找溫暖環(huán)境,、提升自身體溫,。傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,與自由活動(dòng)的胚后階段動(dòng)物不同,,胚胎因缺乏運(yùn)動(dòng)能力而不能主動(dòng)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(yáng)照射(熱源)常常來(lái)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(yáng)熱量,?研究人員開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)室人工孵化和野外自然巢址模擬實(shí)驗(yàn),。在人工孵化實(shí)驗(yàn)中,在卵表面預(yù)先標(biāo)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(gè)處理中,,每隔3天取樣,解剖觀(guān)察胚胎位置,,上方熱源處理中的胚胎孵化過(guò)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(dòng),當(dāng)實(shí)驗(yàn)中期熱源移至卵右側(cè)時(shí),,胚胎又快速移向右側(cè),,每天平均移動(dòng)角度最大可至10度左右。自然巢址模擬試驗(yàn)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(gè)處理:胚胎初始位置與入射陽(yáng)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(yáng)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(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)動(dòng)物在胚胎階段就能通過(guò)行為來(lái)主動(dòng)掌握自己的命運(yùn),,比人們?cè)瓉?lái)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(lài)型性別決定機(jī)制的爬行動(dòng)物胚胎(如龜?shù)龋┮材荛_(kāi)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)
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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.