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想必大多数人小时候都思考过一个问题:我是从哪里来的?
不少人从父母那获得的答案也五花八门 , 甚至一度造成童年阴影 。
天下掉下来的、垃圾堆里捡的、石头里蹦出来的等等 。
直到长大后 , 我们才清楚是母亲经过十月怀胎生下了自己 。
可能有人会好奇 , 人类为什么要选择胎生呢?明明产卵下蛋能繁衍后代 , 为什么非得经历一段更痛苦的过程呢?
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传统的脊椎动物在阶级的演变主轴图
对于这个问题 , 大多数人都只停留在哺乳动物是胎生 , 鸟类、爬行类、昆虫和两栖则是卵生的基本常识 。
那么 , 如果问你 , 鲨鱼是卵生还是胎生 , 你能答出来吗?除此之外 , 还有什么特殊的生殖方式吗?
要弄清这些问题 , 还得追溯到脊椎动物生殖方式的进化 。
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猫鲨的卵 图片来源:屏东海生馆
从现今发现的化石来看 , 最古老的脊椎动物应该是无颌类动物* 。
由于它们结构简单且低级 , 所以雌雄同体的有性生殖方式就足以让它们进行种群的繁衍 。
如今我们生活中仍采取雌雄同体的就有无脊椎动物如蜗牛、蚯蚓和水蛭等 。
*注:因不具有鳃弓发展来的颌被称为无颌类动物 。
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已灭绝的无颌类动物
到了泥盆纪(距今约4.1亿年至3.54亿年)时期 , 地球上的鱼类出现了高度的多样化 。
因此 , 这一时期也称为鱼类的时代 。
那时 , 大多数鱼类已经是雌雄异体了 。
不只如此 , 它进化出了硬骨鱼类和软骨鱼类这两大支 。
根据自身构造的不同 , 它也衍生出了不同的生殖方式 , 并延用至今 。
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泥盆纪时期的森林想象图
这当中 , 大多数硬骨鱼类采用的生殖方式是卵生方式 , 即通过产卵的方式来繁殖 。
我们日常生活中常见的鱼籽等就是鱼类产下的卵 。
当母体的卵受精后 , 受精卵可以在体外独立发育 。
而在发育的过程中 , 胚胎的营养物质全由卵黄来提供 。
经过一定的孵化后 , 新个体会破壳(卵)而出 。
其实不光是卵生鱼类 , 我们常见的鸟类、爬虫类以及昆虫几乎都是卵生动物 。
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硬骨鱼
然而 , 大多数软骨鱼类和少数硬骨鱼类却进化出了另一种特殊的生殖方式:卵胎生 。
顾名思义 , 卵胎生是一种介于卵生和胎生之间的生殖方式 。
也就是说当母体产完卵之后 , 会把卵继续留在母体生殖道内 , 直到它发育成新个体后才从母体中产出 。
那么 , 同是鱼类 , 是如何进化出不同的生殖方式呢?
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软骨鱼中的大白鲨就是卵胎生
按照鱼类淡水起源说 , 海生的软骨鱼类和硬骨鱼类都是起源于淡水 。
它们的祖先需要经历从低渗的淡水环境进入高渗的海水水中的过程 。
为了保持体液的平衡 , 它们采取了不同的渗透调节机制 , 也就有了生殖方式差异 。
其中 , 软骨鱼类借母体的渗透调节机制 , 使受精卵在体内发育 , 以此避开高渗的海水环境 , 提高胚胎的成活率。
比如白斑星鲨每产10余尾 , 尖头斜齿鲨每产6-20尾 。
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白斑星鲨
不过 , 这些软骨鱼类的胚胎发育时 , 仍然像卵生动物那样依靠卵中含有的卵黄来生存 , 因此称为卵胎生 。
而对绝大多数硬骨鱼类而言 , 它们仍旧将卵产于体外 , 任由其孵化 。
但受到光照、温度、盐度、溶氧量等环境变动的影响 , 卵的孵化率和鱼仔的成活率非常低的 。
况且 , 子代与亲代的联系往往不亲密 , 甚至有些母体在缺少食物时会吃掉自己的卵 。
出于生存的压力, 卵生的鱼类只好不断拼命地产卵 。
比如一条鲤鱼能产10-50万粒 , 翻车鱼高达3亿粒 。
幸好这些卵存活下来的机率非常低 , 不然海洋早就被堵得"水泄不通"了吧 。
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卵生鲨鱼产下的卵
从鱼类的这种方式不难发现 , 卵胎生除了有利于繁殖后代之外 , 它也不必像卵生方式那样消耗大量的能量 。
因此 , 不少科学家认为卵胎生是脊椎动物在生殖方式上从低级向高级进化的首次尝试 。
但目前已知的卵胎生动物比较少 , 部分蝮蛇、胎生蜥蜴、铜蜓蜥、大肚鱼、孔雀鱼、大部分鲨鱼等 。
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卵胎生的魔鬼鱼
等到了泥盆纪晚期时 , 两栖类动物也逐渐繁盛起来了 。
由于两栖动物的卵能产在池塘、沼泽、稻田或溪涧里等较为隐蔽的地方 , 使得卵的孵成率和幼仔的成活率就较高 。
大概是没有像鱼类那样大的生殖压力 , 所以两栖动物产卵的数量相对不大 , 也几乎没能进化出更为特殊的生殖方式 。
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两栖动物的繁殖
挑起生殖方式大革命重任的当属石炭纪(距今约3.54亿年至2.95亿年)晚期出现的爬行类 。
当时 , 原始的爬行类使动物摆脱了对水体的完全依赖 , 真正完成了征服大陆的历史过程 。
既然爬行类陆地生活的问题已基本解决 , 那么如何彻底摆脱水的束缚来繁殖后代成为了头等大事 。此时 , 羊膜卵在优胜劣汰中应运而生 。
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出现在石炭纪的始祖单弓兽属
与鱼类产下的胶膜卵不同 , 羊膜卵外面有一层较厚的石灰质外壳 。
这层壳能够不光能防御损伤、还能减少卵内水分的蒸发以及阻止细菌对卵的侵害 。
卵中具有一个很大的卵黄 , 供应胚胎发育所需要的营养物质;
此外 , 它有许多细小的小孔 , 可以让氧气渗入和二氧化碳排出 。
这样保证了胚胎在发育过程中能够进行正常的气体代谢;
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