自然界中千奇百怪的乳汁

Natalie Angier

與大多數(shù)雌性蒼蠅產(chǎn)卯孵化幼蟲(chóng)的方式不同，雌性舌蠅每次生育都會(huì)直接在體內(nèi)孕育一只幼蟲(chóng)。9天后，當(dāng)幼蟲(chóng)誕生時(shí)，其體型幾乎與母蠅相當(dāng)。

“對(duì)人類來(lái)說(shuō)，這相當(dāng)于生下了一個(gè)18歲的孩子?！泵绹?guó)加州大學(xué)戴維斯分校研究舌蠅的昆蟲(chóng)學(xué)家Geoffrey Attardo說(shuō)，“如果解剖幼蟲(chóng)的消化道，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部充滿了母蠅的乳汁?！?/p>

無(wú)論是從營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生物化學(xué)還是免疫學(xué)的角度來(lái)講，雌性舌蠅的乳汁都十分精妙——它從母蠅的血液中流出，繼而在子宮內(nèi)被發(fā)育中的幼蠅貪婪吞下。

而在對(duì)舌蠅乳汁的化學(xué)和遺傳學(xué)分析中，Attardo團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，它們的乳汁與哺乳動(dòng)物乳腺的產(chǎn)物非常相似?！霸诘鞍踪|(zhì)種類上，這種乳汁與哺乳動(dòng)物的乳汁居然有著驚人、迷人的重疊。”

隨后，研究人員又在一系列沒(méi)有乳腺的動(dòng)物（如無(wú)脊椎動(dòng)物中的蜘蛛、蟑螂和埋葬甲蟲(chóng)，脊稚動(dòng)物中的大白鯊、雄性帝企鵝和雄雌火烈鳥(niǎo)）中發(fā)現(xiàn)了能發(fā)揮母乳作用的物質(zhì)。

乳汁中的高蛋白

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

還有一些科學(xué)家正試圖從包含了全世界5500多種哺乳動(dòng)物的樣本中尋找并理解乳汁成分的差異。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一些奇特的哺乳動(dòng)物的需求與它們的乳汁成分之間有著令人信服的一致性。

例如美國(guó)史密森尼國(guó)家動(dòng)物園的哺乳行為研究者M(jìn)ichael Power（《乳汁：哺乳生物學(xué)》作者之一）檢測(cè)了九帶犰徐的乳汁后，發(fā)現(xiàn)其中的成分相較于其他哺乳動(dòng)物的乳汁具有更高濃度的鈣、磷以及更高的蛋白質(zhì)含量?！暗鞍踪|(zhì)含量高得驚人，占比遠(yuǎn)超乳汁中的其他成分。”

而這仲更高的礦物質(zhì)含量也是有道理的。Power指出：“因?yàn)獒灬鼤?huì)長(zhǎng)出骨質(zhì)的甲殼，所以幼崽需要大量的鈣和磷。”

但是該如何解釋乳汁中高含量的蛋白質(zhì)呢？研究人員認(rèn)為這和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)：如果直接向大多數(shù)哺乳動(dòng)物的乳汁中加入大量鈣和磷，這些礦物質(zhì)就會(huì)結(jié)合在一起形成不溶的磷酸鹽化合物。

“這些物質(zhì)會(huì)卡在乳腺里，永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)幼崽體內(nèi)?！盤(pán)ower說(shuō)，“解決方案就是加入額外劑量的酪蛋白，將礦物質(zhì)結(jié)合成緊密、可用的納米團(tuán)簇。如果要為幼崽提供高鈣、高磷的乳汁，就必須保證它同時(shí)也富含高蛋白，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)可成為運(yùn)輸鈣、磷的載體?！?h3>代價(jià)高昂的哺乳期

史密森尼學(xué)會(huì)的名譽(yù)研究員Olav Oftedal及同事曾經(jīng)試圖估算黑熊幼崽在巢穴中接受哺乳時(shí)乳汁的消耗速率，卻意外地在母熊的血液和乳汁中發(fā)現(xiàn)了用同位素標(biāo)記的水樣，而這是他們?cè)趯?shí)驗(yàn)早期提供給幼崽的水樣。

“這些同位素只會(huì)通過(guò)一種方式進(jìn)入母乳。母熊在哺乳期時(shí)不會(huì)外出覓食，但會(huì)吞下幼崽的排泄物，隨后這些排泄物中的水便出現(xiàn)在乳汁中?！監(jiān)ftedal表示。

部分生物學(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)家也將“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，且為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)，僅僅是父母幫助幼崽預(yù)消化的食物可能就不算“乳汁”了，但如果父母向食物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)育后代的埋葬蟲(chóng)（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幼蟲(chóng)的嘴里。

“這種喂養(yǎng)方式就像是親吻?！盨teiger說(shuō)，“相比于喂食的肉，這種接觸交流本身更重要，因?yàn)楦改缚谇恢械囊后w對(duì)小甲蟲(chóng)的生存起著至關(guān)重要的作用?！?/p>

Steiger的研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)，如果改為僅僅給小甲蟲(chóng)喂食預(yù)消化的腐肉，這些幼崽雖然能暫時(shí)養(yǎng)活自己，但幾乎都會(huì)在蛹化之前死亡;只有獲得混入親代口腔液體后喂食的食物，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清測(cè).這種含有父母口腔液體的“乳汁”，能夠?yàn)橛紫x(chóng)提供暢道微生物、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，哺乳的代價(jià)都是昂貴的。

火烈鳥(niǎo)是為數(shù)不多可向幼鳥(niǎo)產(chǎn)奶的鳥(niǎo)類，而產(chǎn)奶行為會(huì)使它們逐漸褪去身上昕有的顏色。

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)會(huì)產(chǎn)出豐富的嗉囊乳（雄雌火烈鳥(niǎo)都會(huì)承擔(dān)這一哺乳義務(wù)）.在隨后長(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。

哺乳行為的起源可以以追溯到3億多年前，這甚至比哺乳動(dòng)物出現(xiàn)的時(shí)問(wèn)早了1億年。

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?！八鼈兊娜橹踔辆哂邪赘衫业某矶取！庇?guó)?？巳卮髮W(xué)的火烈鳥(niǎo)研究者Paul Rose說(shuō)，“這些乳汁甚至還是亮粉色的。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，它可以作為一種抗氧化劑，促進(jìn)幼鳥(niǎo)健康、快速成長(zhǎng)?！?/p>

幾個(gè)月的哺乳期內(nèi)。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)，它的父母則會(huì)看起來(lái)消瘦而憔悴，曾經(jīng)紫紅色的羽毛也會(huì)褪成白色。

“它們所有的能量，所有的粉色色素。都進(jìn)入了嗦囊乳汁中，”Rose說(shuō)，“喂養(yǎng)火烈鳥(niǎo)幼崽是一項(xiàng)非常耗費(fèi)精力的工作?！?/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)和蒼蠅為幼崽提供食物呢？Rose將這種做法歸因于火烈鳥(niǎo)獨(dú)特的覓食方式。同時(shí)這也是為了適應(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)從出生時(shí)的直喙到變厚、變彎需要時(shí)間.而掌握濾食方式需要更長(zhǎng)時(shí)間的練習(xí)，因此它們?cè)诔跗诒仨氁揽扛改傅摹叭橹鄙妗?h3>必不可少的抗菌劑

以前科學(xué)家認(rèn)為，只有在哺乳動(dòng)物中，所有的成員才會(huì)哺育幼崽。然而演化生物學(xué)家現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，哺乳行為的起源可以追溯到3億多年前，這甚至比哺乳動(dòng)物出現(xiàn)的時(shí)間早了1億年。

目前學(xué)界普遍認(rèn)同現(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。

在進(jìn)化過(guò)程中，我們古老的祖先偶然發(fā)現(xiàn)了相比于局限在特定環(huán)境產(chǎn)卵，有一個(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產(chǎn)卵的場(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 Skibien兌。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，而乳頭出現(xiàn)的時(shí)間則要晚得多。

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”，讓這些液體進(jìn)入幼崽的食物中，以保證幼崽的存活率呢？因?yàn)?，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)，乳汁就很快變得多樣化了，乳汁成分的具體配方就由需求、飲食和所屬類群所決定。

比如冠海豹能在迅速縮小的浮冰上哺育幼崽，僅4天，幼仔的體重就能翻倍。這就緣于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。

而在脂質(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極了脫脂牛奶。

大象乳汁的含水量更低，就像是冰激凌的味道;獅子的乳汁則沒(méi)有明顯的氣味，與大多數(shù)食肉動(dòng)物的乳汁一樣，含糖量低——這些肉食者的幼崽天生就能有效地將乳汁中的蛋白質(zhì)和脂肪轉(zhuǎn)化成葡萄糖。

相比之下，人類的母乳則非常甜。人類乳汁中儲(chǔ)的數(shù)量和種類超過(guò)了其他類人猿。Power指出，如此豐富的糖并不如一些人所說(shuō)的那樣用來(lái)構(gòu)建我們大腦，而是因?yàn)槲覀冃枰堑目咕芰?lái)幫助幼崽應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)革命后遇到的新病原體。幸運(yùn)的是，我們的母乳成功應(yīng)對(duì)了這個(gè)新的挑戰(zhàn)。