日前,記者從合肥工業大學獲悉,中國、德國和日本的科學家通過團隊合作在《當代生物學》雜志上發表文章,首次識別出史前脊椎動物的青春期發育,以開創性研究改變了特定物種青春期識別困難的現狀。
包括鹿角、孔雀羽毛以及雄獅的鬃毛在內,長期以來,這些被視為同一物種中不同性別間的顯著身體差異被稱為“兩性異形”或者是“第二性征”。這些引人注目的差異通常在個體成年后才出現,它們為我們理解動物的生長和繁殖提供了重要的信息。
在現生動物中,兩性異形通常在青春期伊始發育,其形成代表了性發育的完成。最通俗的例子是人類男性,胡須的生長與青春期的開始相對應。然而,在一些物種尤其是爬行動物中,兩性異形僅體現在成年后個體的體型差異上,這使得青春期的識別十分困難。
在過去的數個世紀里,雖然古生物學家們在一些化石中也發現了兩性異形的痕跡,但由于化石的保存限制以及化石標本的稀缺性,研究已滅絕動物的性發育及其對第二性征形成的影響更是困難重重。而此次包括合肥工業大學科研學者在內的中國、德國和日本科學家團隊合作,首次識別出史前脊椎動物的青春期發育,以開創性的研究改變了這一現狀。
貴州龍是一種發現于中國西南部三疊系(約2.4億年前)沉積物中的小型海生爬行動物。貴州龍化石具有數量豐沛和兩性異形顯著這兩大特征。成年的雄性貴州龍具有強壯的肱骨和更大的體型。通過觀察肱骨截面,研究人員發現不同性別的個體在發育過程中骨骼的生長發生了明顯變化。
“盡管貴州龍的骨組織保存情況不是很好,但我們幸運地在樣品中發現了組織學和外部形態之間的關聯,這使得我們能夠觀察到性發育的過程?!痹擁椦芯康耐ㄓ嵶髡?、合肥工業大學教授劉俊如此回答。
論文第一作者博士生李強表示,研究學者起先并沒有預料到能夠獲取貴州龍青春期的信息,但隨后他們在更多的標本中注意到這些特征。通過對貴州龍骨密度和生長速率的分析,研究學者們得出了貴州龍在青春期發生高速生長的結論。動物的兩性異形通常為生存或繁殖提供某種優勢。青春期結束后,骨密度的增加表明生長放緩,能量分配轉向其他方面,比如繁殖。
另一方面,肱骨中軸的形狀變化對應著肌肉附著面積的增加,這表明雄性個體的前肢更為強壯?!靶坌再F州龍可能面臨更高的捕食壓力和更頻繁的爭斗,因此在青春期它們的前肢承受更強的外力刺激?!眮碜匀毡緰|京城市大學的研究學者表示。外部刺激假說為雄性個體強壯的前肢提供了一個合理的發育解釋。較強的前肢對于雄性個體的繁殖行為也可能具有優勢。強壯的前肢有助于在交配過程中保持交配姿勢,類似于兩棲動物中的抱合交配。
在現生動物中,人們同樣可以找到由性激素調控的骨骼生長和因此導致的兩性異形的例子?!熬拖瘳F生生物的性發育受到性激素調控一樣,內源性激素的調控在滅絕動物肱骨發育中扮演同樣的角色也是可能的?!眲⒖”硎?,“青春期的內源性激素調控和外部壓力刺激之間的相互作用共同促成了雄性貴州龍的肱骨形態轉變?!保ū緢笥浾?陳婉婉)