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为什么哺乳动物很少有毒?

即便对生物缺乏领会的人也能说出很多有毒的脊椎动物,但很少有人传闻过有毒的哺乳动物——简直如斯,在已知的 5000 多种哺乳动物中,真正有毒的不跨越 10 种,并且大都位于相对边缘的支系上,这是一个很值得思虑的现象。

在所有效毒素进攻的哺乳动物中,最主要的谱系是“真无盲肠类”。这个类群地位不决,包罗很多前食虫目标当作员,此中有多个物种都长有相似的毒牙,好比鼩鼱科的海说神聊短从头至尾鼩(Blarina brevicauda)和南欧水鼩(Neomys anomalus),鼹科的欧洲鼹鼠(Talpa europaea),以及沟齿鼩科(Solenodontidae)的 4 个物种。

一只海地沟齿鼩(Solenodon paradoxus),与良多新宿世界的小型哺乳动物一样,物种入侵使它们濒临灭尽

以代表性的沟齿鼩来说,它们糊口在古巴和海地,体长只有 30 厘米摆布,但在本地已经算得上庞大。“沟齿”指的是两颗尖利的下门牙在背侧有一沟槽通往颌下腺,此中的唾液含有神经毒素,可以使较大的猎物瘫痪,这让它们除了虫豸以外还能猎食体型更大的青蛙和蜥蜴。


沟齿鼩的下颚内侧,可见下门牙上的沟槽

真无盲肠类其它几个有毒物种也有近似的特点:门牙有槽或凹,唾液有毒,可以麻木体型较大的猎物,海说神聊短从头至尾鼩甚至能捕获比本身还大的老鼠——这在进化学上具有光鲜的标本价值。

按照基因比对,真无盲肠类(此处标识表记标帜为真盲缺大目)与哺乳动物中关系较近的类群的演化关系

真无盲肠类是哺乳动物中半斤八两古老的类群,仍然好比沟齿鼩,它们大约在 7800 万年前的白垩纪就已经和其它哺乳动物类群区分隔来,与宿世隔断地糊口在加勒比海的孤岛上,保留了良多古老的性状——早期哺乳动物的化石中简直有很多近似的沟槽牙,这暗示着哺乳动物一度和其它脊椎动物一样长于用毒,但现存物种遍及抛却了这一能力,只在某些边缘和古老的类群中保留下来。

对于这种转变,比力遍及的诠释是作为恒温动物,哺乳动物具有半斤八两高的新陈代谢速度,早期物种因为体型较小,很难打猎较大的猎物,用毒就可以一次获得多食物,加强了顺应性。

但跟着哺乳动物在新生代当作为地球的本家儿宰,体型越来越大,毒液就显得越来越难用了:堆集毒液需要时候,毒液爆发也需要时候,并且猎物越大需要的毒液越多,期待的时候也越长。科摩多巨蜥作为最大的有毒生物,捕猎一次可能需要追踪猎物几个礼拜,但几乎没有哺乳动物能承受同样的期待。

所以总得来说,当方针体型较小、活动较慢的时辰,用毒液进犯可能是一种不错的策略,但对于体型更大,速度更快的猎物来说,毒液就显得得不偿掉了。尔后者才是哺乳动物的糊口常态。

好在更快的新陈代谢和发财的神经系统也带来了壮大的力量和火速的反映,肉搏是一种加倍有用的掠食技术,毒液彻底当作为累赘的性状,被进化丢弃了 —— 作为佐证,毒蛇往往捕捉小型猎物,而捕捉大型猎物的蟒蛇就采用暴力挤压,没有毒牙。

更高的新陈代谢速度和恒定的体温让哺乳动物的反映异常火速,活动加倍持久,加倍擅长肉搏

除了毒牙,有些哺乳动物还有一种特别的“毒距”,现代仅存的例子是鸭嘴兽。它们无论牝牡,在出生时根骨(就是足跟那块骨头)都有一根特化的距,状如利爪,但只有雄性到当作年今后仍能连结这个布局,而且半斤八两有力,可以承担本身的体重。

一只雄性鸭嘴兽腹面局部照片,大刺就是距,左边的孔是消化、分泌、生殖共用的泄殖腔孔——所以鸭嘴兽属于单孔目


6 月到 10 月在是滋生季候,一个与这根大刺相连的肾状毒腺就会活跃起来,让雄性鸭嘴兽临时拥有打针毒液的能力。它们每次排出的几毫升毒液中包罗了至少 19 种多肽,又可以分为 3 类:防御素类多肽(OvDLPs),源自脊椎动物免疫系统遍及存在的抗微生物多肽,可以嵌入细胞的膜系统,使其分裂;C 型利尿钠肽(OvCNPs),这种物质与体液均衡有关,可以激发血管舒张和血压降低;神经发展因子(OvNGF),除了与神经元的发展和保存有关,还节制胰岛与免疫系统的活动。

鸭嘴兽毒距的特写,可见上面有一个排出毒液的孔

这种毒液与免疫系统的关系很大,和爬虫类的毒液有近似的发源,是一个趋同演化的例子;但本家儿要用于雄性间的争斗,可以给入侵者造当作严重的痛苦悲伤,甚至临时的瘫痪,帮忙本身确立领地。考虑到针鼹等其它单孔目哺乳动物也有这个争斗用的距,只是缺乏毒腺,可以确定性选择在鸭嘴兽的毒距演化中起到了主要感化。

毒距同样有着古老的渊源,哺乳型巨齿兽(Megaconus mammaliaformis)糊口在 1.65 亿年前的中侏罗纪,是现存所有哺乳动物祖先的旁系,它们后足上就有一根毒距;张和兽(Zhangheotherium quinquecuspidens)糊口在 1.25 亿年前的早白垩纪,是有袋类和胎盘类最后一个配合祖先的旁系,它们的后足化石上也有一根明白的毒距,就和鸭嘴兽一样。

哺乳型巨齿兽(Megaconus mammaliaformis)的回复复兴图和骨骼图,注重后足上的距

这在很大水平上暗示了毒距曾经是早期哺乳动物的遍及性状,但有袋类和胎盘类并没有延续这个性状,此中的原因尚不明白,这可能与四肢布局有关——大部门中生代哺乳动物的活动体例都接近蒲伏,后肢可以标的目的后环抱,鸭嘴兽仍然保留这样的髋关节,但有袋类和胎盘类的四肢垂直于地面,这使得后肢足跟不再轻易刺标的目的仇敌;抑或只是巧合——袋鼠和我们的配合祖先刚好是缺乏毒距的那一群,所今后代也都缺乏这个性状。

在打针之外,用毒还有别的一种方式,即在组织内或皮肤中堆集大量毒素,让捕食者吃一堑长一智,就像河豚或者箭毒蛙那样。这是一种纯粹的消极防御,在现存哺乳动物中并不真正存在,但有几个争议性的例子。

原猴亚目懒猴科的懒猴属在灵长目中半斤八两基底,它们在腕部有特化的汗腺,可以排泄引起过敏反映的排泄球卵白,也有一些挥发性物质,懒猴日常平凡舔舐这个腺体,沾在梳子似的下门牙上,并用来梳理本身和孩子的毛发,所以咬它们或者被它们咬都可能激发过敏和剧痛——但它们不幸的糊口在东南亚,承受着栖息地粉碎、传统医学药用捕猎和宠物商业的三重致命威胁,现已受到灭尽的威胁。

原猴亚目遍及有梳状的下门齿,用来梳理毛发

宠物估客剪断懒猴的牙齿——懒猴很受互联网时代萌溺爱好者的接待,显著加速了它们的野外消亡

另两个更有争议的例子是刺猬和非洲冠鼠。刺猬也是真无盲肠类的当作员,自己缺乏毒素,可是经常杀死蟾蜍,用蟾蜍的毒素涂抹本身的针刺。啮齿目标非洲冠鼠,则会品味夹竹桃的树皮,将此中剧毒的汁液涂在本身的毛发上,这部门区域还被白色的毛发标注出来,警示捕食者。

非洲冠鼠(Lophiomys imhausi)的肖像,白色镶边区域就是涂了夹竹桃剧毒的毛发

毒素无法被化石保留,但仍然可以猜测,现代哺乳动物不在体内堆集毒素与它们缺乏毒牙的原因近似,矫捷的肌肉和发财的神经系统已经让哺乳动物拥有了丰硕的防御策略。

并且脊椎动物在组织内堆集的毒素凡是无法自身合当作,无论河豚、箭毒蛙仍是蝾螈,毒素都来自食物富集,这不单会提高代谢当作本,还会限制它们的取食规模,对新陈代谢兴旺的哺乳动物来说得不偿掉。

最后,哺乳动物固然缺乏毒液和毒刺,但空前地“发现”了毒气——大大都哺乳动物都有肛门腺,用来润滑直肠,而食肉目鼬科和臭鼬科的肛门腺非分特别发财,其油状排泄物含有很多低分子量的硫醇类物质,碰到危险就像喷雾一样释放出来,营造出天昏地暗的恶臭空气,并足以让捕食者临时掉明。

这种策略在其它几种活动迟缓的哺乳动物身上也同样生效,好比穿山甲和大长鼻犰狳。比拟拙笨地堆集大量毒素,这样少量高效的招数才更能表现出哺乳动物的睿智奸刁。

穿山甲有厚重的鳞片,惊人的掘洞速度,还有臭鼬似的肛门腺——若是不是中药和中餐市场,它们会很幸福

文|刘大可

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