最神奇的动物生理构造：科学家揭开了针鼹的4头“丁丁”之谜

澳大利亚的一种短喙针鼹。

澳大利亚的科学家们通过创建一种奇特的4头针鼹“丁丁”的先进3D模型，揭开了这一奇特器官背后的奥秘。

有4种针鼹和鸭嘴兽组成了一个独特的群体，叫做单孔目动物，是3个哺乳动物群体中最小的，它们像鸟类和鱼类一样产卵，但也像其他哺乳动物一样产奶。研究人员说：“这个群体的大部分情况仍然是个谜。”

针鼹的“丁丁”是单孔虫中最大的谜团之一，它在“丁丁”的末端有4个不同的头。如果这还不够奇怪，每次兴奋时只有2个头部，针鼹可以在两2个头部之间交替使用。

研究人员在一份声明中说：“针鼹究竟是如何做到这一点的，一直是个谜。这是我们第一次从解剖学上解开了这一问题。”

一只短喙针鼹独特的4头“丁丁”。

不可思议的大量存在

除了它们独特的形状以外，针鼹的“丁丁”也很不寻常，因为与其他大多数哺乳动物不同的是，它们只用于有性繁殖，而不是排尿。相反，雌针鼹使用泄殖腔——一个多用途的开口，用于排尿和产卵。当不使用时，针鼹的“丁丁”缩回体内，兴奋时通过泄殖腔开口出现。它们的“蛋蛋”(通常没有“蛋囊”)一直留在体内。

除了他们非传统的“丁丁”，针鼹的“小蝌蚪”也是非传统的，具有惊人的团队合作能力。

该研究的主要作者、墨尔本大学的生殖生物学家简·费尼隆(Jane Fenelon)表示：“射出来的“小蝌蚪”样本多达100个，这些“小蝌蚪”在它们的头部顶部连接在一起，形成了一个球形。我们观察到这些“小蝌蚪”束以一种有力和协调的模式不断向前游动，大的精子束似乎比单个“小蝌蚪”或小的“小蝌蚪”束游动得更好。”

费尼隆说：“目前已知的动物“小蝌蚪”中很少有这样的作用，其背后的原因尚不清楚。”

扫描技术

为了更多地了解针鼹的“丁丁”是如何工作的，费尼隆的团队转向了澳大利亚野生动物保护区的短喙针鼹(速舌针鼹)。不幸的是，获救的针鼹往往会受伤，通常是由道路碰撞造成的，如此严重的动物往往被安乐死。费尼隆说：“对研究人员来说幸运的是，安乐死的针鼹的“丁丁”仍然完好，可以进行研究。”

研究人员将安乐死的针鼹用专门的CT扫描技术制作了它们“丁丁”的3D模型。正常的CT扫描只能探测到像骨头这样的硬组织，所以研究人员用碘对“丁丁”进行染色，以便绘制出软组织。

研究人员写道：“这意味着我们可以创建一个整体的针鼹的“丁丁”及其重要的内部结构的3D模型，以便观察它是如何运作的。”

兴奋演变

3D计算机模型显示，“小蝌蚪”流经的尿道管在头部下方分裂成两根独立的管，每根管再分裂一次，以便“小蝌蚪”被输送到4个头部。这是有道理的，但这一发现并不能解释为什么只有2个头部用于交配。

研究人员谈到：“最初，我们以为我们会发现某种阀门机制，可以控制针鼹的单侧行为。”但他们发现，真正起作用的不是瓣膜，而是“丁丁”内的一种组织。

哺乳动物的“丁丁”由两种主要的兴奋组织组成——“丁丁”海绵体和尿道海绵体。兴奋时，这两个组织都充满血液，但“丁丁”海绵体的主要作用是为“丁丁”提供一个刚性结构，而尿道海绵体保持尿道管开放，让“小蝌蚪”通过。

每个组织在“丁丁”的基部都有两个不同的结构。在大多数哺乳动物中，两个尿道海绵体结构合并成一个，而“丁丁”海绵体保持分离。但在短喙针鼹中则相反，“丁丁”海绵体合并，而尿道海绵体保持分离。研究人员说：“正是这种独立的海绵体组织让针鼹独立地竖立起每一半或一对“丁丁”头。

费尼隆说：“我们并不确定为什么这对雄性针鼹有利，但我们认为这可能是雄性争夺雌性的优势。”

在一项单独的实验中，研究人员发现，通过交替对“丁丁”头，针鼹可以连续射“小蝌蚪”10次而没有明显的停顿。这可能会让一些雄性获得优势，但需要更多的实验来证实这一观点。