編譯 林聲

胚胎的智慧

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生物的智慧是從什么時(shí)候開始的？最新研究認(rèn)為，許多動(dòng)物在出生之前就已擁有應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境的某些能力。生命誕生之初胚胎的智慧令人嘆為觀止。

對(duì)于還未出生的胚胎來說，生命是脆弱的，隨時(shí)都有可能夭折，尤其是在危機(jī)重重的周圍環(huán)境中，它們更是無任何自保能力，大量發(fā)育良好的胚胎也因此在出生之前就不幸夭亡。然而，最新研究發(fā)現(xiàn)，一些尚在卵中的動(dòng)物胚胎已經(jīng)擁有相當(dāng)高妙的生存策略，它們能夠?qū)碜月褍?nèi)部和外部環(huán)境的危險(xiǎn)作出適時(shí)反應(yīng)，它們甚至已經(jīng)學(xué)會(huì)了“吃”與“被吃”這生命的第一課。這令科學(xué)家深思：尚未出生的生命究竟是如何擁有應(yīng)對(duì)環(huán)境的智慧和能力的呢？

“提前孵化”逃生術(shù)

在熱帶地區(qū)的池塘邊，一嘟嚕一嘟嚕的亮晶晶的紅眼樹蛙的卵塊懸掛在樹葉上，即使在暴風(fēng)雨撼動(dòng)樹枝時(shí)，它們也還是穩(wěn)如泰山，不為所動(dòng)。這時(shí)，一條饑餓的蛇咬住了一個(gè)卵塊的一頭，紅眼樹蛙胚胎的家園開始晃動(dòng)起來。奇怪的是，卵中的胚胎竟然知道這一次振動(dòng)與暴風(fēng)雨來臨時(shí)的振動(dòng)是不同的，于是這些已經(jīng)差不多成熟的胚胎會(huì)選擇逃跑。當(dāng)然，它們不可能真的跑起來，而是緊急孵化出來。于是，新孵化出來的小蝌蚪們就像一陣急雨般地落入池塘水中。這種緊急逃生術(shù)是卓有成效的，通常一窩卵中有80%的小生命能夠“蛇”口逃生。

紅眼樹蛙卵的生存智慧令科學(xué)家贊嘆不已：這些小生命在出生之前就能分辨是否因某種危險(xiǎn)產(chǎn)生了振動(dòng)，從而果斷地采取逃生策略。

在危險(xiǎn)來臨的緊急情況下提前孵化，對(duì)于微不足道的小生命來說不失為一種絕妙的逃生術(shù)。

一條貓眼蛇咬住了紅眼樹蛙的一塊受精卵。青蛙胚胎從不同尋常的振動(dòng)中感知到了危險(xiǎn)，它們從卵中提早孵化出來，然后從葉片上掉落水中逃離危險(xiǎn)。

選擇最適宜的生存環(huán)境

紅眼樹蛙的胚胎會(huì)發(fā)育出極大的羽毛狀的腮，可以從卵內(nèi)部的水世界中吸取氧氣，而胚胎在卵中的位置和姿勢(shì)將決定其能獲得多少氧氣。科學(xué)家做了這樣一個(gè)試驗(yàn)：將只有三天生命的紅眼樹蛙胚胎的腮挪到含氧量較低的位置，結(jié)果大多數(shù)胚胎在15秒之內(nèi)就固執(zhí)地回復(fù)到了原來的位置。

科學(xué)家還對(duì)只有一天生命的紅眼樹蛙胚胎進(jìn)行了測(cè)試。這些胚胎還沒有血液，沒有心臟，只能搏動(dòng)一些細(xì)細(xì)的、絨毛一樣的芽枝。當(dāng)科學(xué)家把胚胎推往卵中含氧量較低處時(shí)，有半數(shù)以上的胚胎蠕動(dòng)起它們細(xì)細(xì)的芽枝，向它們喜愛的多氧處趕去，5分鐘之內(nèi)就移動(dòng)了一半的路程。

在淡水河里有一種蝸牛，其卵通常附著在植物等的表面。與非常幼小的紅眼樹蛙的胚胎一樣，發(fā)育中的蝸牛胚胎也依靠細(xì)絨毛樣的芽枝在卵中移動(dòng)。有時(shí)蝸牛胚胎像小行星那樣緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，有時(shí)則快速飛轉(zhuǎn)?？茖W(xué)家知道，發(fā)育中的蝸牛胚胎的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)對(duì)卵液中的氣體作出反應(yīng)，而胚胎的轉(zhuǎn)動(dòng)是為了在卵液中改善自身的換氣狀態(tài)。

剛誕生三天的紅眼樹蛙胚胎就會(huì)將它們很大的腮附著在含氧豐富的卵的表面上。

逃生策略與生存智慧

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，卵外的異常動(dòng)靜會(huì)引發(fā)卵中胚胎采取行動(dòng)——它們能夠精明地判斷何時(shí)該破卵而出，何時(shí)該繼續(xù)安全地呆在卵里。

上世紀(jì)90年代初，有科學(xué)家在一次科學(xué)會(huì)議上提出，某些種類的青蛙的卵為逃避獵物襲擊危險(xiǎn)而提前孵化。但其他一些科學(xué)家則認(rèn)為，提早孵化的小生命在水里將面對(duì)其他未知的危險(xiǎn)，提前孵化對(duì)它們的生存似乎意義不大。

如今，對(duì)動(dòng)物胚胎提前孵化逃避危險(xiǎn)的研究已成為科學(xué)家十分感興趣的課題?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，紅眼樹蛙胚胎在遭遇蛇類、黃蜂或致命霉菌襲擊時(shí)，可縮短30%的孵化時(shí)間，提前從卵中出來。根據(jù)其他多項(xiàng)研究，在其他的兩棲類物種中，至少有17%的胚胎都會(huì)在面臨危險(xiǎn)時(shí)提前孵化，還有兩種魚類和一種蜥蜴也是如此。

敏銳感知天敵危險(xiǎn)并提前孵化，這種策略甚至還體現(xiàn)在一些其卵由母親照看的動(dòng)物身上。比如，銜著卵塊的噴液蛛在遇到掠食者的襲擊時(shí)需要吐絲自衛(wèi)，在這種情況下，它不得不將卵塊放下，而小蜘蛛此時(shí)便會(huì)提前孵化出來。至于噴液蛛母親是通過何種方式將“危險(xiǎn)來臨，快快出來！”的信息傳遞給卵中后代的，這還有待于更多的研究。

此外，在卵中呆著不出來，推遲孵化時(shí)間也不失為在脆弱的生命之初得以保命的一種很好的選擇。1993年，有科學(xué)家提出了動(dòng)物胚胎的另一種生存策略——面對(duì)危險(xiǎn)時(shí)延遲孵化。

研究發(fā)現(xiàn)，只要水中有天敵扁形蟲的氣味存在，生活在河邊地帶的蠑螈胚胎就會(huì)繼續(xù)留在卵中不出來。剛孵化出來的幼小蠑螈是扁形蟲最喜愛的食物，但如果在卵中繼續(xù)長大一些再孵化出來，小蠑螈就有機(jī)會(huì)逃過扁形蟲的捕獵。在面臨淹沒水中的危險(xiǎn)時(shí)，遠(yuǎn)不到成熟年齡的紅眼樹蛙的胚胎也會(huì)急急忙忙地孵化出來，因?yàn)槿绻荒芗皶r(shí)破卵而出，它們就會(huì)被淹斃在卵中。此外還有其他一些延遲孵化的例子，比如有兩種青蛙的胚胎，在周圍環(huán)境中充滿蛭類和魚類天敵時(shí)，會(huì)在卵中多呆一段時(shí)間，直到長大一些，有更強(qiáng)的自保能力時(shí)才從卵中孵化出來。

在面對(duì)天敵時(shí)，攜帶卵塊的雌性噴液蛛無法吐絲御敵。在這種情形下，卵中的小蜘蛛會(huì)在母蜘蛛找到安全地方之前提早孵化出來。

不過，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)，有些物種的胚胎在面臨危險(xiǎn)時(shí)完全無動(dòng)于衷?？茖W(xué)家在一片蛇蟲出沒的森林沼澤地里發(fā)現(xiàn)了一種青蛙，當(dāng)蛇一口一口地吞食葉片上的青蛙卵塊時(shí)，它們居然沒有任何反應(yīng)?？茖W(xué)家在這種青蛙卵的表面觀察到一層堅(jiān)硬的外皮，于是猜測(cè)這或許是它們對(duì)天敵的一種警告，似乎是在說：“別過來，我可是很硬的哦！”對(duì)于這種青蛙來說，卵的堅(jiān)硬外皮或許是一種有效的御敵策略，而提早孵化可能會(huì)構(gòu)成其他生存問題。

動(dòng)物胚胎的“學(xué)前教育”

為了作出最聰明最理性的選擇，動(dòng)物胚胎實(shí)際上一直在學(xué)習(xí)關(guān)于周圍環(huán)境和危險(xiǎn)的最新知識(shí)。研究發(fā)現(xiàn)，如果在動(dòng)物出生之前，將含有動(dòng)物胚胎的卵（或動(dòng)物母親）置于某種氣味的環(huán)境中，幼仔在出生后對(duì)這種物質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，這也正是動(dòng)物的一種學(xué)習(xí)過程。比如，科學(xué)家給懷孕的金毛獵犬、拉布拉多獵狗和雜種狗的食物中添加了一種茴芹籽油，結(jié)果狗仔一出生就對(duì)散發(fā)出茴芹氣味的棉簽特別感興趣，對(duì)只沾了清水的棉簽則完全沒有興趣，對(duì)散發(fā)香草氣味的棉簽也同樣不感興趣，這表明它們?cè)诔錾耙呀?jīng)學(xué)會(huì)了辨別茴芹的氣味。

這種出生前的學(xué)習(xí)能力也存在于人類、老鼠、羊、兔子，以及一些鳥類、爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物甚至無脊椎動(dòng)物的胚胎中。

胚胎甚至還能通過視覺進(jìn)行學(xué)習(xí)。墨魚卵的外層膜是透明的，墨魚胚胎在發(fā)育過程中能夠透過這層膜看到周圍的世界。為了解墨魚胚胎是否真的會(huì)注意外部世界，科學(xué)家將螃蟹置于墨魚卵視線所及范圍之內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些小墨魚在孵化出來后，對(duì)螃蟹有特別的偏好，而那些在卵中沒有看到過螃蟹的小墨魚在孵化出來后，它們最喜歡的食物是蝦而不是螃蟹。

基于這些發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家對(duì)動(dòng)物行為有了一種全新的看法，即胚胎也有學(xué)習(xí)能力，而過去人們認(rèn)為動(dòng)物出生時(shí)的一些行為只是本能而已。

許多動(dòng)物在出生后，能夠完成一些與習(xí)得有關(guān)的任務(wù)，比如巴甫洛夫?qū)嶒?yàn)中聽到鈴聲會(huì)流口水的狗，就是一種后天習(xí)得的條件反射。為了弄清楚動(dòng)物胚胎是否也有學(xué)習(xí)能力，有科學(xué)家對(duì)林蛙卵進(jìn)行了一種“恐嚇”實(shí)驗(yàn)：將一些林蛙卵置于放了許多死蝌蚪的水中，結(jié)果正如科學(xué)家所預(yù)想的那樣，這引起了那些很快就要長成蝌蚪的胚胎的驚慌。然后，科學(xué)家又將一些林蛙卵置于放有赤腹蠑螈的水中，而在大自然中，赤腹蠑螈并不生活在林蛙的生態(tài)環(huán)境中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，蠑螈的氣味并沒有引起林蛙卵的恐慌。但是，當(dāng)科學(xué)家將兩種氣味混合后，經(jīng)歷了這兩種氣味的林蛙卵在孵化出來后，即使是單獨(dú)出現(xiàn)的赤腹蠑螈的氣味也會(huì)讓它們退避三舍。

紅眼樹蛙卵依靠非凡的智慧幸運(yùn)地“蛇”口逃生，但它們也可能因此付出代價(jià)：提前孵化出來的小生命實(shí)在太弱小，很難躲避水中魚蝦之類的其他致命天敵；而對(duì)于在卵中就學(xué)會(huì)了恐懼的小林蛙來說，它們?cè)诔錾笠矡o法做到毫無顧忌地覓食，無憂無慮地成長——這也許就是大自然此長彼消的規(guī)律。但不管怎樣，動(dòng)物在出生之前所表現(xiàn)出來的智慧還是令我們非常驚訝，對(duì)大自然中的任何物種來說，生命之初的智慧畢竟是有利于它們的生存的。

巴甫洛夫?qū)嶒?yàn)

1904年，俄國生理學(xué)家巴甫洛夫（1849－1936）試圖通過他所設(shè)計(jì)的一種技術(shù)來研究狗的消化過程。他在狗的面頰部做了一個(gè)小手術(shù)，將一根導(dǎo)管插入狗的腮部，狗分泌的唾液可以通過導(dǎo)管流入一個(gè)容器中，這樣便可以觀測(cè)到狗分泌唾液的數(shù)量。為了觀測(cè)狗在進(jìn)食時(shí)唾液分泌的現(xiàn)象，巴甫洛夫讓助手把肉末放在狗的嘴里。這種程序重復(fù)幾次后，巴甫洛夫發(fā)現(xiàn)，肉末還沒有放進(jìn)狗的嘴里時(shí)，它只要看見食物甚至聽見助手走近的腳步聲，就開始分泌唾液了。這是非常有趣的現(xiàn)象，說明狗已經(jīng)產(chǎn)生了條件反射。巴甫洛夫因此放棄了原來對(duì)消化功能的研究而轉(zhuǎn)向?qū)l件反射進(jìn)行深入的研究，試圖通過研究條件反射來揭示動(dòng)物高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的規(guī)律。