撰文 :Jennifer S. Holland

編譯:洪莉琄

什麼東西有三隻眼睛、兩個鼻子,頭上還伸出一根像小木偶一樣的觸角?

答案是在紐西蘭發現的淡水蟹特殊種Amarinus lacustris。本週的《節肢動物的構造與發展》(Arthropod Structure & Development)期刊裡發表了對牠的描述。

來自紐西蘭的畸形淡水蟹Amarinus lacustris標本。攝影:Stephen Moore, Gerhard Scholtz
來自紐西蘭的畸形淡水蟹Amarinus lacustris標本。攝影:Stephen Moore, Gerhard Scholtz

這隻「三眼蟹」的怪異增生部位和變形的大腦,很可能是生理發展錯誤所導致的結果。連體和損壞再生是甲殼類的兩大特色,以這隻三眼蟹來說,牠的眼睛就是一種連體現象。而所謂的損壞再生,就是當螃蟹的眼睛遭到損傷時,牠可以再生一隻眼睛,不過這隻三眼蟹則是以突出的觸角來取代眼睛。

大自然並不是個完美主義者,出包總是難免的。對科學家而言,這些怪異生物不單只是個有趣的觀察對象,更是珍貴的研究資源。

「自然發生的異常會告訴我們什麼是可能的,」柏林洪保德大學(Humboldt University)的格哈德‧史裘茲Gerhard Scholtz)表示,他帶領了這項怪異螃蟹的研究。

研究牠們「就像是從錯誤中學習。當事情出錯時,你會去了解成因和機制,如此,你也就了解正常發育的成因和機制了。」

我們來看看自然界中幾個最迷人的錯誤吧。

異常突變

出現有害的及致命的基因突變(genetic mutation)時,基因庫通常會自動清除。不過有些變異反而會被保留下來,因為它們提供競爭優勢,有助於強化生存條件。

怪異生物不會只是一種基因造成的。在發育過程裡,除了基因還有其他因素可能會出現問題,舉例來說:如果某個身體部位長得有一點點的不一樣,這是經過一連串的異常才會出現的結果。

環境也可能讓發育過程產生變化。以爬蟲類來說,蛋的孵化溫度會決定小寶寶的性別,而溫度太高時則會孵出雙頭寶寶。

2006年,一隻異常的雙頭龜出現在中國青島。牠的主人是在市場上發現牠的,當時雙頭龜的健康狀況良好而且吃的比一般正常的烏龜還多。攝影:ChinaFotoPress, Getty Images
2006年,一隻異常的雙頭龜出現在中國青島。牠的主人是在市場上發現牠的,當時雙頭龜的健康狀況良好而且吃的比一般正常的烏龜還多。攝影:ChinaFotoPress, Getty Images

愛荷華大學(University of Iowa)的神經科學家馬克‧布朗伯格Mark Blumberg)指出,形成這種畸形的原因通常是許多因素結合而成,不會只有一個。布朗伯格是《自然界的怪胎》(Freaks of Nature)的作者。他解釋:「許多我們在動物身上看到的正常特徵,比方大象的象鼻、母鬣狗增大的生殖器,都可能是在環境中勝出的演化表現,」而這些演化就改變了後來動物的發展。

不過,他補充:「現在有一些科學家相信,基因改變是發生在過程『之後而不是之前。』」所以,生物的異常不會只有單一因素,其實是環境、基因、生長階段和時間交相影響,共同培育出全新的動物。

洪保德大學的史裘茲說,突變也對科學家進行反向推理有所幫助。「當科學家觀察到一種模式,然後試著重建可能導致這個結果的機制和歷史途徑時,就很像偵探從血跡的噴濺還原謀殺的經過。」

當然,今日的科學家不必等到大自然出包才能得到研究對象。他們可以在實驗室利用細胞錯植或基因剔除來創造突變生物。

例如,基因剔除小鼠knockout mice)就運用於許多研究之中。

獨眼羊

1950年代,愛達荷的牧羊人被剛出生的獨眼羊嚇了好大一跳:牠的一隻眼睛不偏不倚地長在額頭的正中央。獨眼動物的大腦也同樣發育不完全。

結果原來禍首是花:動物在乾旱時期會食用鳶尾花,而鳶尾花裡有一種化學物質會阻礙羊隻胚胎的生長。

後來,科學家找出了是這個命名為「獨眼胺」(cyclopamine,亦有譯為「環巴胺」,譯名仍有爭議)的化學物質阻礙對胚胎生長不可或缺的基因活動。最近,科學家更以這種化學物質進行抗癌活動的研究

白眼蒼蠅

1900年早期,分子生物學(molecular biology)都還沒出現,其中一種更重要、但看起來沒那麼怪的怪胎出現了:白眼果蠅。

演化生物學暨胚胎學家湯瑪士‧杭特‧摩根(Thomas Hunt Morgan)在研究蒼蠅時,這隻白眼果蠅出現於一排他培育的正常紅眼蒼蠅之中,摩根從牠身上了解染色體在遺傳裡所扮演的角色

連體雙生

多年來,我們已發現許多自然界裡的畸形生物,特別是連體雙生(Siamese Twin)的類型。

在中國,曾發現過一隻雙頭龜;加州的潟湖裡發現了連體的小灰鯨;另外還曾發現過有兩顆頭的小鯊魚

根據史裘茲表示,這種連體雙生的案例最可能是原本要形成各自獨立的雙胞胎胚胎分裂未完全所造成。這種情況在所有動物群體中都會發生。

自然界的異常者或許對科學助益良多,但我們這些普通人就喜歡傳送奇怪生物的圖片給朋友。這有白子獨眼鯊魚的圖集,有誰想看嗎