蜘蛛製奶:哺乳不再是哺乳類的專利

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在顯微鏡下,若擠壓雌性 Toxeus magnus 蜘蛛的腹部,會滲出一些白色的水滴。 圖片來源:中國科學院

地球上的各種生物,按照物種之別,都有著各自的身體構造和行為習性。作為陸上動物支配者的哺乳類,最大特徵在於其身體結構複雜,能透過乳腺分泌乳汁,餵哺幼兒,哺乳類因而得名。不過,近日有科學家發現,在某些蜘蛛品種身上,同樣都出現哺乳行為,除了推翻一些傳統動物學的分類概念,由於母親哺乳意味牠們的幼兒無法自行覓食,這是物種的演進還是退化?

這項引起全球媒體關注,成為世界首例的新發現,來自中國雲南省的一個實驗室。在 2017 年,中國生態學家陳占起在實驗室的人工蜘蛛巢觀察到,幼年蜘蛛會依附在牠的母親身上,就像哺乳類動物的嬰兒在吮吸母親乳頭一樣。

這種名為 Toxeus magnus 的蜘蛛品種,又稱大蟻蛛。陳占起最初在新加坡一個公園中,發現牠們的蛛巢裡,有體型約幾厘米的成年雌性蜘蛛,被幾隻小小的幼年蜘蛛包圍著。情況其實並不尋常,皆因大多數的蜘蛛品種都習慣離群獨居,甚至出現同類相食的行為,只有極少數蜘蛛擁有社交能力。Toxeus magnus 並非這種例外,它屬於跳蛛科的一種,以獨自覓食見稱。

不過,就觀察所見,牠們卻生活在一種家族群體中,而且母親會像哺乳類動物一樣照顧牠們的初生孩子。陳占起帶了幾隻蜘蛛回國研究,並注意到,雌性蜘蛛一次會誕下 2 至 36 顆蜘蛛卵,而初生蜘蛛在孵化後,都不會主動離巢自立,卻會逗留在巢穴中至少 3 個星期。期間牠們從未離開,母親亦從未在外面將食物帶回來。然而,初生蜘蛛的體型在這段時間會長大 4 倍,唯一的養分來源就是母親的乳汁。

就觀察所見,Toxeus magnus 母親會像哺乳類動物一樣照顧牠們的初生孩子。 圖片來源: Science Magazine/YouTube

當蜘蛛卵孵後,雌性蜘蛛便開始在蛛巢周圍製造微小的乳狀液體,幼年蜘蛛一開始會在巢穴周圍吸啜這些乳液,幾日之後,就開始排隊在母親身體上吮吸。在顯微鏡下,若擠壓雌性蜘蛛的腹部,會滲出一些白色的水滴,並且很快在空氣中變黃。研究團隊分析這些液體時,發現它像牛奶一樣含有蛋白質、脂肪和糖分,而且蛋白質比例較普通牛奶多出 4 倍。

於中國科學院西雙版納熱帶植物園從事生物研究的陳占起和權銳昌,近日在學術期刊「科學(Science)」公開其觀察報告,證實 Toxeus magnus 這種跳蛛的母親確實會進行一個類似哺乳的行為,替牠們的後代生產乳汁,即使蜘蛛成年之後,行為也會繼續。

陳占起提到,期間切斷了母親供乳的話,成長期在 20 天以下的蜘蛛將全部死亡。如果將母親從巢中移走,蜘蛛的成長速度會較慢,同時較早離開巢穴,更有可能在成年之前死亡。

當然,蜘蛛屬於節肢動物,身體結構上並沒有乳腺,哺乳的情況實屬罕見。而在一眾昆蟲以至其他無脊椎動物中,由母親哺乳、長期照護幼兒的習性,也幾乎是聞所未聞。權銳昌則表示,這些「蜘蛛奶」,本身或是過早流出產道的液化卵。他指出,一些兩棲類動物和其他無脊椎動物,亦有讓後代吃下類似物質,從而提供營養的做法。

如加州大學伯克萊分校的進化生態學家 Rosemary Gillespie 所指,另外一些蜘蛛品種,都會為牠們的後代提供類似哺乳的養育方式。在 1990 年進行的研究中,便發現一種名為 Coelotes 的蜘蛛,會讓牠們的孩子吃掉一些蜘蛛網上的沉積物。另一種名為 Amaurobius 的蜘蛛,母親會誕下卵囊,而卵囊會立刻被幼年的蜘蛛吞食。

但蜘蛛奶是否真正稱得上是「奶」,則視乎如何定義。傳統上,例如牛奶,被定義為乳腺分泌的營養液,而乳腺則僅存在於哺乳類動物體內。但如果將哺乳的概念擴展到任何形式之下,父母以分泌物為幼兒提供營養,那麼,地球上某些品種的蜘蛛確實是喝奶長大的。

儘管這項發現並非為了研究蜘蛛奶是否有朝一日能夠取代牛奶或其他加工奶製品,不過,英國埃克塞特大學行為生態學家 Nick Royle 指出,調查結果有助於人們理解形式複雜的父母關係和演進原因。

Royle 說,這種行為模式,表明了牠們的後代需要從父母身上得到更多照顧。幼年蜘蛛沒有足夠能力取得食物,有機會在成長和繁殖之前被其他食肉動物吃掉,於是,母親就成為幼年蜘蛛的主要依賴。他又補充,由於哺乳的形式將對母親帶來沉重負擔,這些蜘蛛品種很可能是在面對極端情況下才會發展而成。

美國亞利桑那州立大學哺乳學專家 Katie Hinde 則表示,她更有興趣知道這些蜘蛛奶是否含有哺乳類動物乳汁中的激素、免疫化學物質和細菌等其他成分。

「動物界的這些罕見變種,讓我們對於父母照料方式的改變,有了進一步的見解。」Hinde 形容,所有的哺乳類動物都會生產乳汁,但牠們為甚麼要這樣做?科學家過去必須借助基因或化石回溯生物史,理解品種演進的原由。但是,在 Toxeus magnus 這種非哺乳類卻可以生產乳汁的品種之上,Hinde 說:「我們可以觀察到是甚麼原因,導致父母養育方式有此大規模的進化。」

Hinde 預計,這個驚人發現的最大貢獻,將鼓勵科學家重新評估哺乳類動物的進化過程。