蚓螈是一种难以捉摸的两栖动物,主要生活在地下,看起来像蠕虫和蛇的杂交体。关于蚓螈,我们所知的为数不多的事情之一就是它们喂养幼崽的独特方法。 母亲会产生一层特殊的脂肪皮肤组织,幼年蚓螈会用专门为此目的进化的乳牙将其撕下。
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一项新的研究表明,皮肤喂养不仅仅为幼年蚓螈提供营养。 它还可以帮助母亲将皮肤和肠道中的微生物传递给幼崽,为它们接种疫苗,以启动健康的微生物组。 这是第一个直接证据,表明两栖动物的亲代照顾在微生物从一代传到下一代的过程中发挥着作用。
佛罗里达博物馆爬虫学馆长戴维·布莱克本 (David Blackburn) 表示:“仍有大量蚓螈生物学特征我们一无所知,主要是因为它们很难找到。” “据我们所知,这是第一个发表的蚓螈微生物组研究。”
在动物王国中,父母的照顾策略差异很大。 人类母亲给婴儿喂母乳,帝企鹅为幼崽反刍食物,雌性考拉则用特殊形式的粪便喂养幼崽。
在两栖动物中,蚓螈在喂养幼崽方面是独一无二的。 之前对两栖动物微生物组的了解主要集中在青蛙和蝾螈,这是两栖类中更为知名的目。 然而,这些研究并没有得出结论,主要是因为很少有青蛙和蝾螈物种在出生或孵化后照顾它们的幼崽——大多数只是产卵并让它们自行发育。
蚓螈的情况并非如此。该研究的第一作者、佛罗里达大学自然资源与环境学院的博士生马塞尔·塔拉·库特 (Marcel Talla Kouete) 说:“当你找到卵时,你总会找到母亲。我从未见过没有母亲陪伴的幼体。”
库特说,这就是当他开始研究蚓螈时他对蚓螈着迷的原因。 自从2006年这种养育行为首次被曝光以来,科学家们注意到,即使皮肤喂养结束,母亲和婴儿仍然在一起,前者将身体盘绕在后者身上。 库埃特想知道除了提供营养之外,这种行为是否还有其他功能,他认为可能有一些微生物从母亲的皮肤表面转移,类似于其他动物的细菌传播。
在人类中,当婴儿通过母亲的产道并通过母乳进入体内时,微生物会移动到皮肤上。 这些微生物有助于保持人体的活力和健康,形成一个被称为微生物组的微观群落,并执行分解复杂碳水化合物、训练免疫系统和产生维生素等基本任务。 越来越多的研究试图更好地了解疾病与微生物组健康之间的关系。
Kouete 和他的同事将他们的研究重点放在了 Herpele squalostoma 上,这是一种来自中非的蚓螈物种,参与皮肤进食行为。 他们从环境以及 14 名青少年、9 名雌性成虫和 6 名雄性成虫的皮肤和内脏中采集了样本。 然后他们对每个细菌菌落进行了测序。
研究人员发现,每个幼崽的皮肤和肠道微生物群的某些部分都与它们的母亲相同。 当母亲盘绕在幼体周围,进行皮肤接触时,以及当幼体吃掉母亲的皮肤时,这种转移都会发生。
从周围土壤、水和树叶中采集的样本表明,直接环境是幼年微生物组最不重要的来源。
除了阐明蚓螈生物学之外,库埃特的论文还为被忽视的非洲微生物研究课题做出了贡献。 尽管非洲大陆具有巨大的遗传多样性,但迄今为止的微生物组研究主要集中在北半球。
直到最近,蚓螈还很少被研究,部分原因是它们原产于美洲、非洲和东南亚的热带地区,而这些地区的科学存在有限。 研究中使用的 H. squalostoma 标本是在 Kouete 的家乡喀麦隆采集的。研究小组很好奇微生物组如何使蚓螈受益并有助于其健康。 “有进化优势吗? 如果是这样,当父母的照顾被规避时,这些福利是否就消失了?” 库埃特问道。 本文通过鉴定存在的一些微生物为未来的研究奠定了基础。
布莱克本说:“这项研究有点像走进世界,找出生活在森林里的所有青蛙。我们可能会发现地蛙、树蛙和穴居蛙; 大品种和小品种; 以这种或那种方式繁殖的。 根据这些特征,你可以开始推断它们在森林生态系统中发挥的作用,这就是我们希望对蚓螈微生物组所做的事情。”