关于作者

 “两栖爬行动物保护协会”拟面向全国致力于两栖爬行动物科普知识宣传与保护的志愿者协会。目前已受到中科院成都生物所两栖爬行动物研究中心等相关部门的强力支持。协会立足于中国两栖爬行动物研究中心——中科院成都生物所两栖爬行动物研究中心。协会计划每年开展系列科普宣讲活动,能与各个大学、研究所、自然保护区、动物园、政府部门、社会团体等机构展开合作。

从水到陆的涅槃:成长的代价

从水到陆
2014年09月19日

作者:一点五度

近些日子,微信圈流行一些图片,关于动物不为人知的事情,比如螳螂的耳朵在腿上,比如驴子能吃到自己的耳朵……动物的世界是如此的奇妙,而不禁让我深思的是下面的这幅图片。
zlfig1
上图清晰的看到了蛙的宝宝大大的超过了蛙妈妈的大小,而在我们的意识中,我们身边所熟知生长发育的例子中,从胚胎发育到个体的长大成熟都应该是变大变重的过程,为什么两栖动物却看起来与此相反呢?
要解释这样的问题,我们需要重新审视一下从蛙宝宝(蝌蚪)发育到蛙幼体的过程。事实上,两栖动物的胚后发育就是我们常常所说的变态发育。正是这样一个过程开启了它们从水到陆的大门。变态发育使得生物改变已有的生活模式,探索新的生态位并得以生存。对于两栖动物,为了得到更广阔的生存空间,它们必须放弃适应水生生活的旧系统,而寻求新的道路在新的环境(陆地)中生机盎然。然而探索的道路是崎岖的,必须付出沉重的代价才能换得涅槃重生。
关于变态发育,宏观上来说,蛙宝宝的组织结构都在发生翻天覆地的变化,比如幼体特性的肌肉、尾巴和鳃等都会程序化死亡,当然这些死亡的发生必须在新的四肢、肺等器官完善以后。更加确切地说,我们应该在细胞层面来看待这个问题,蛙宝宝的细胞在变态发育过程中会发生多个细胞生物学过程,包括细胞分化、细胞迁移、细胞程序化死亡等等来完成系列重组。而关于细胞上这些过程是怎么产生的呢,这就不得不考虑到分子调控的问题。我们知道单独存在的细胞是没有功能的,只有与其它细胞或基质相连才能起到作用,同样在变态发育的过程中也是一样,细胞外基质(ECM)就如同一座城市,而分子调控的信号通路(signal pathways)就像是公路一样,在不同的城市不同的道路上走出了不同的细胞命运,有的死亡,有的分化,有的迁移。
似乎谈到这里,并没有揭开小宝宝的体型大于妈妈之谜,但是我们终究知道在新旧交替的过程中,旧的还不适应,新的还未完成,这是一个长期艰苦的过程。在变态过程中蛙宝宝消化系统还未完善,食性正在转化的过程中,它们是不进食的!但是为了提供足够的能量去发育成长,它们通过吸收自己身体的能量,来维持发育和生理机能的正常进行,于是,长大之后,蛙的身体大小会明显小于蝌蚪时期。
当然了,这些只是泛泛而谈。整个两栖动物的变态发育过程,还有更多的奥秘等着我们来探索。

中国科普博览-从水到陆专栏 首发
转载请注明出处:http://csar.blog.kepu.cn/
图片来自乔登美语温岭校微信公共平台