介绍可爱但是罕见的动物,罕见有趣的半边种动物
今天的推文要从这只名为Twinzy的鸟说起,这是一只极其罕见的蓝绿色各一半的虎皮鹦鹉,也被称为“半边种”(halfsider)或四配子异源嵌合体(tetragametic chimera),它实际上是两个基因截然不同的双胞胎融合成的一个个体。
一只被笼养的宠物虎皮鹦鹉,它的羽色是一半的绿色和一半的蓝色,颜色从身体中间分开。 这只鸟看起来好像是两个不同羽色的个体融合成在一起。快揉揉你的眼睛,没错,这是一个真实的、能呼吸的鲜活个体。虽然这种现象很罕见,但在笼养的鸟类中,这种现象确实经常出现,那些养鸟人们给了这些奇怪的鸟类取了个名字叫:“半边种”。
你可能会先问这只鸟是否是真鸟?比如,也许是一只用颜料染上的个体?
事实上,这只叫“Twinzy”的虎皮鹦鹉实际是由两只不同的兄弟双胞胎“生在了同一只”个体的身上。在科学上,这种个体被称作是一只“嵌合体(chimæra) ,这个术语描述了一个起源于两个(或更多)不同的受精卵,在发育过程中融合为一个早期胚胎的生物个体。事实上,形成Twinzy的“一半和一半”的两个必须条件是当受精的双胚胎在发育期间的早期阶段发生了融合:在2细胞和64细胞阶段之间发育形成一个胚胎。因为这种事件发生在胚胎早期的发展阶段,所以发育成Twinzy的两个不同的胚胎之间产生了近乎完美的中线分裂。如果细胞的这种混合发生在发育后期时,那么我们看到的并不是这种“一半一半”的体态,不同个体的细胞在一个胚胎里面呈嵌合分布的状态。
当来自双胞胎的胚胎细胞融合成一个嵌合个体时,两个胚体细胞群都保持其个体的表型特征。其中一个这样的特征就是羽毛颜色。 虎皮鹦鹉Twinzy的两个不同的胚胎细胞群于是就表现出可以看见的表型,因为它们具有两个表达为不同羽毛颜色的基因:一个编码正常的“野生型”个体表现为绿色,而另一个编码羽色蓝色的变异个体。蓝色的羽色是一种由于羽毛表面的细微结构表现出来的颜色,因此被称为是结构色,是由羽毛表面的微观结构散射而产生的。蓝色变异个体的产生是由于相关的基因停止表达产生黄色羽毛的色素,但是羽毛表面的细微结构却保持完整,因此通常绿色的鸟看上去似乎是蓝色的。当然,如果双胞胎的基因嵌合体在羽色基因只有一组表达色素基因时,它仍然是个嵌合体,但由于羽色上的一致性,就显现不出这种“一半一半”的表型来。
科学家已经确定了导致嵌合体产生的原因。首先,这种现象取决于如何产生多于一个胚胎。其次,产生嵌合体的机制可能是遗传的,也可能是由于环境污染造成的 - 胚胎在某个特定的发育阶段暴露于某些药物或化学物质中。
嵌合体与细胞的镶嵌现象不同,因为后者由来自仅一个受精卵的遗传上不同的细胞群发育而成。例如,不同癌症是遗传上不同的细胞系,但它们起源于仅一个细胞群体。
嵌合体不是一个非常奇特的变异现象,因为它不仅仅出现虎皮鹦鹉或者在家养动物中,而普遍出现在自然界。此外,它也不限于是由同性的胚胎融合而成。事实上,敏锐的观察者可能已经注意到了,鹦鹉Houdini 似乎是雌雄同体,因为在鹦鹉身上,雄性的蜡膜是蓝色的,而雌性则是棕色的,而Houdini兼具这两种的特征。但是,在很多性二型的鸟类中,雄性和雌性的个体有不同的羽毛颜色或图案,这样的个体可能会特别引人注目。其中一个例子就是这只人工繁殖的五彩文鸟(Erythrura gouldiae),其雄性的头部和羽毛颜色鲜艳,而雌性的羽毛就相对黯淡,而头部的羽毛颜色较深。
像Twinzy一样,文鸟的斑纹也是双侧对称的,这表明胚胎融合处于发育非常早期的阶段。 不同于由兄弟双胞胎融合而成的Twinzy,这只五彩文鸟是两侧雌雄嵌体。
除了家养的鸟类,在野生鸟类中也可以看到嵌合体和两侧雌雄嵌体的个体。 几年前,美国东部的一些鸟类观察家拍摄到一只特别引人注目的雌雄嵌体北美红雀(Cardinalis cardinalis)(如下图):
这种性两色物种的雄性和雌性的两面可谓泾渭分明。
现在你也许在想,嵌合体个体能否繁殖?事实上,某些是可以的。Twinzy两边的细胞群都是雄性的,所以它是一只雄性嵌合体,因而它也许能够繁殖后代。但它的后代的羽色取决于生殖腺是源自哪一边的细胞群。由于Twinzy的外形高度对称,可能它其中一个睾丸是来自它的野型绿色双胞胎,另一个睾丸来自蓝色形态的双胞胎。
要知道相较蓝色羽毛的个体而言,虎皮鹦鹉中野生型绿色羽毛的个体占主流,因此Twinzy的配偶必须是蓝色羽毛,我们才能判断到底是Twinzy哪一边的睾丸产生的精子让雌鸟的卵受精。
但Houdini能否繁殖呢?要回答这一问题,我必须告诉你一个鸟类生理学方面的冷知识:对于大多数鸟类而言,只有左边的卵巢才具备产卵功能。因此,如果一只两半雌雄嵌体的左边是雌性的话,那这只鸟也许能够产卵;而如果右边是雌性,那这只鸟铁定不能产卵。当然,实际情况比上述讨论复杂,因此我们很难了解在生理和行为上如此复杂的动物到底是怎样繁衍的。
尽管其它脊椎动物和无脊椎动物有着和鸟类不同的基因和发育机制,尤其是在决定性别方面,但在这些动物当中同样发现了嵌合体以及两半雌雄嵌合体。比如龙虾(如上图)和蝴蝶(如下图)。