神奇的哺乳動物-鴨嘴獸

據說，1880年，當一個動物標本從澳大利亞送到倫敦時，曾使英國有名的生物學家們大發(fā)雷霆。他們斷言，這個標本是幾種不同的動物拼湊起來的，并揚言要追查是什么人敢如此惡作劇。神奇的哺乳動物——鴨嘴獸科學分類基本介紹體型特點生活習性生殖繁衍生物學意義科學研究科學分類中文學名：鴨嘴獸拉丁學Ornithorhynchus

anatinus別稱：鴨獺界：動物界門：脊索動物門亞門：脊椎動物亞門綱：哺乳綱亞綱：原獸亞綱目：單孔目科：鴨嘴獸科屬：鴨嘴獸屬種：鴨嘴獸分布區(qū)域：澳大利亞東部約克角至南澳大利亞之間，塔斯馬尼亞島英文名稱：Platypusduckbill，Duckmole鴨嘴獸是最古老而又十分原始的哺乳動物，早在2500萬年前就出現了。它本身的構造，提供了哺乳動物由爬行類進化而來的許多證據。鴨嘴獸的細胞中有5對彼此獨立的染色體，它們在細胞分裂時會聚合在一起，并且決定了鴨嘴獸個體的性別：帶有10個X染色體便是雌性，帶有5個X染色體和5個Y染色體的便是雄性。理論上鴨嘴獸可能會擁有25種不同的性別，但是這一現象在實際中并未發(fā)生?；窘榻B2000年澳大利亞悉尼奧運會吉祥物澳大利亞發(fā)行鴨嘴獸金幣動畫片中人物因追求鴨嘴獸標本和珍貴毛皮，多年濫捕使鴨嘴獸種群嚴重衰落，曾一度面臨絕滅的危險?，F在已列為國際保護動物。瀕臨滅絕的奇特物種

無毛猿是一種奇特的瀕臨滅絕物種，這種猿類身體上不長毛發(fā)，而且是半水棲生活，目前全球范圍內它們的數量非常稀少。小山猴生活在南美洲，學名叫“MonitoDelMo”，它是一種有袋目哺乳動物，它從澳大利亞移居至南美洲已很長時間。它的體形很小，成年體僅有5英寸長，小山猴是一種夜間活動食肉性動物，它最不同尋常的就是尾巴，尾巴可以存儲脂肪，使其長時間內無須吃食物。針鼴是最原始的哺乳動物之一，生活在澳大利亞各地,寒冷時會冬眠。已經存在了8000萬年左右；還是現存僅有的兩種單孔目動物之一，另一種是鴨嘴獸。黃眼企鵝是新西蘭本土物種，是世界上非常罕見和最奇特的企鵝物種。它們可以潛水抵達400英尺以下的水域，喜歡遠離海岸20英里尋找食物，它們更傾向于在森林里筑巢，而不在海岸附近。據悉，黃眼企鵝更傾向于群居生活，這是由于海岸森林采伐將使這種外形奇特的企鵝處于危險境地。儒艮是海牛的近親，也與大象具有一定的親緣關系。這種動物最為奇特的特征是長著像鯨一樣的裂尾。人們通常將懦艮稱為美人魚，與傳說和神話相聯系在一起。目前，由于偷獵行徑懦艮已是一種瀕臨滅絕物種，一些偷獵者獵殺它們目的在于懦艮肉、體油和骨骼。指狐猴的外形與蝙蝠有一些相似之處，它是靈長類哺乳動物中唯一使用回聲定位能力捕獵的物種，它們生活在帶有一個小洞的球形巢穴。它們會用長而苗條的中指敲打樹干，從而發(fā)現美味的昆蟲，然后再用中指抓住昆蟲?；蛟S由于它們不同尋常的大眼睛和大耳朵，馬達加斯加島的土著居民認為指狐猴是“惡魔”或者將給人們帶來厄運，因此當地迷信的居民對指狐猴進行大肆獵殺。溝齒鼠是生活在古巴和希斯帕那拉島的一種哺乳動物，它的牙齒可以射出類似響尾蛇毒液一樣的液體。溝齒鼠屬于一種雜食性動物，它們通常是吃香蕉樹落下的葉子，有時也會吃腐爛的動物尸體以及一些昆蟲，它是生態(tài)系統(tǒng)中至關重要的一支物種。多年以來，科學家都一直以為溝齒鼠已滅絕消失，但2003年科學家發(fā)現溝齒鼠仍少數存活著。它們是最瀕臨滅絕的物種之一。

洞螈可以生存100年，甚至它們可以在長達10年內不吃任何食物。它們主要生活在意大利和克羅地亞的地下水域環(huán)境，洞螈皮膚類似于人類。不同于其他兩棲動物，它們一生都生活在水環(huán)境中，另一種古怪特征其幼體長有腮。洞螈因達爾文而聞名于世。達爾文在他的的著作《物種起源：用進廢退》第五章中描述洞穴生物時記載過，他稱它們?yōu)椤斑h古生命的殘骸”。體型特點單孔類哺乳動物長相怪異它的體溫很低，而且能夠迅速波動。

用毒液自衛(wèi)的哺乳動物毒汁：在鴨嘴獸的后足上，有一根大約15毫米長的小刺。鴨嘴獸的毒汁就存在那根小刺里。但只有雄性鴨嘴獸才有毒汁。不像蛇的毒汁時刻揣在身上，鴨嘴獸的毒汁，一般只在春冬兩季交配和孵育下一代時才會出現。在交配的季節(jié)，為了贏得雌性鴨嘴獸的芳心，此時它們才有必要亮出自己的武器，即存儲在小刺里的毒汁，借此來打敗其他的競爭對手；或者在孵育的季節(jié)，為了保護自己的領地不被侵犯，它們就會用毒汁來對付入侵者。危險性：經過長時間的研究，一般認為鴨嘴獸的毒汁不會對人體造成什么生命危險，只是會引起局部疼痛，有時也會產生劇痛。但可怕的是，伴隨著疼痛，那毒汁還會產生一種十分難聞的氣體，甚至會維持好幾個月才會消散。但若對一般的動物而言，比如狗，鴨嘴獸的毒汁可是致命毒劑?？茖W家曾觀察發(fā)現毒汁對于同類也有作用。科學價值：科學家發(fā)現，鴨嘴獸的毒汁其實來源十分簡單。它們沒有專門產生毒汁的毒腺，僅僅是體內產生的某種有毒蛋白質，存儲在后足的小刺里?？茖W家還研究發(fā)現，這種毒汁所含的蛋白質對癌癥患者有幫助，能夠減緩他們的病情。隨著科學家對鴨嘴獸毒汁不斷的研究，說不定在未來，這種毒汁的蛋白質會成為治療癌癥患者的良藥。生活習性鴨嘴獸是夜行性生物，它們慣于白天睡覺，夜晚活動。鴨嘴獸分布在澳大利亞南部及塔斯馬尼亞島，是水陸兩棲動物，平時喜穴居水畔，常把窩建造在沼澤或河流的岸邊，洞口開在水下，包括山澗、死水或污濁的河流，湖泊和池塘。它在岸上挖洞作為隱蔽所，洞穴與毗連的水域相通。鴨嘴獸的皮毛有油脂，能保持它身體在較冷的水中仍保持溫暖。在水中游泳時它是閉著眼的，靠電信號及其觸覺敏感的鴨嘴尋找在河床底的食物。它以貝類、蠕蟲及甲殼類小動物以及昆蟲幼蟲和其他多種動物性食物和一些植物為食，其食量很大，每天所消耗食物與自身體重相等。生殖繁衍鴨嘴獸母體雖然也分泌乳汁哺育幼仔成長，但卻不是胎生而是卵生。母鴨嘴獸一次生兩個蛋，白色半透明，殼上帶有一層膠質。母鴨嘴獸將蛋放在尾部及腹部之間，然后蜷縮著身體包圍著蛋。兩星期后，小獸脫殼而出，但眼睛看不見，身上沒有毛，不能覓食，全靠媽媽喂奶。母體沒有乳房和乳頭，在腹部兩側分泌乳汁，幼仔就伏在母獸腹部上舔食。生物學意義英國牛津大學教授克里斯·龐廷說：“鴨嘴獸的基因組極其重要，因為它代表著我們對哺乳動物進化理解的缺失環(huán)節(jié)，可以幫助我們更好理解這一點?！泵绹A盛頓大學研究人員理查德·威爾遜說：“通過比較鴨嘴獸和其他哺乳類動物的基因組，我們可以研究進化進程中保存下來的基因?！笨茖W研究2008年5月8日，基因組測序完成包含部分鳥類基因，部分爬行動物類基因以及部分哺乳動物類基因。發(fā)現新的免疫球蛋白類型heJournalofImmunology,2009,183,3858-3864ExpressionofIgM,IgD,andIgYinaReptile,Anoliscarolinensis1ZhiguoWei2,*,QianWu2,*,LimingRen*,Xiaoxiang

Hu*,YingGuo*,GregoryW.Warr3,,Lennart

Hammarstr?m,NingLi4,*andYaofengZhao4,**StateKeyLaboratoryofAgrobiotechnology,CollegeofBiologicalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing,PeoplesRepublicofChina;

MedicalUniversityofSouthCarolina,MarineBiomedicineandEnvironmentalSciencesCenter,Charleston,SC29425;and

DivisionofClinicalImmunology,DepartmentofLaboratoryMedicine,KarolinskaUniversityHospitalHuddinge,Stockholm,SwedenThereptilesarethelastmajorgroupofjawedvertebratesinwhichtheorganizationoftheIGHlocusanditsencodedIgHchainisotypeshavenotbeenwellcharacterized.Inthisstudy,weshowthatthegreenanolelizard(Anolis

carolinensis)expressesthreeIgHchainisotypes(IgM,IgD,andIgY)butnoIgA.Thepresenceofthe

geneinthelizarddemonstratesanevolutionarycontinuityofIgDfromfishestomammals.Althoughthegermline

genecontains11CHexons,onlythefirst4areusedintheexpressedIgDmembrane-boundform.TheμchainlacksthecysteineinCH1thatformsadisulfidebondbetweenHandLchains,suggestingthat(asinIgMofsomeamphibians)theHandLpolypeptidechainsarenotcovalentlyassociated.AlthoughconventionalIgMtranscripts(fourCHdomains)encodingbothsecretedandmembrane-boundformsweredetected,alternativelysplicedtranscriptsencodingashortmembrane-boundformwerealsoobservedandshowntolackthefirsttwoCHdomains(VDJ-CH3-CH4-transmembraneregion).SimilartoduckIgY,lizardIgYHchain()transcriptsencodingbothfull-lengthandtruncated(IgYFc)forms(withtwoCHdomains)wereobserved.TheabsenceofanIgA-encodinggeneinthelizardIGHlocussuggestsacomplexevolutionaryhistoryforIgAinthesaurianlineageleadingtomodernbirds,lizards,andtheirrelatives.1ThisworkwassupportedbyNationalScienceFundforDistinguishedYoungScholarsGrant30725029,ProgramforNewCenturyExcellentTalentsinUniversityofChina,NationalKeyBasicResearchProgramGrant2006CB102100,andNationalNaturalScienceFoundationofChinaGrant30671497.

ThismaterialisbasedinpartonworksupportedbytheNationalScienceFoundation.Anyopinion,finding,andconclusionsorrecommendationsexpressedinthismaterialarethoseoftheauthoranddonotnecessarilyreflecttheviewsoftheNationalScienceFoundation.

2Z.W.andQ.W.contributedequallytothiswork.

3Currentaddress:DivisionofMolecularandCellularBiosciences,NationalScienceFoundation,4201WilsonBoulevard,Arlington,VA22230.

4AddresscorrespondenceandreprintrequeststoDr.YaofengZhao,StateKeyLaboratoryofAgrobiotechnology,CollegeofBiologicalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,PeoplesRepublicofChina.

orDr.NingLi,StateKeyLaboratoryofAgrobiotechnology,CollegeofBiologicalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,PeoplesRepublicofChina.

5Abbreviationsusedinthispaper:IGH,IgHchaingene;IGL,IgLchaingene;BLAST,basiclocalalignmentsearchtool;NCBI,NationalCenterforBiotechnologyInformation;IgSF,Ig

superfamily;TM,transmembraneregion;sIg,secretory

Ig.

6Theonlineversionofthisarticlecontainssupplementalmaterial.TheJournalofImmunology,2009,183,3285-3293Ornithorhynchus

anatinus(Platypus)LinkstheEvolutionofImmunoglobulinGenesinEutherianMammalsandNonmammalianTetrapods1,2YaofengZhao3,4,*,HuitingCui3,*,CamillaM.Whittington,ZhiguoWei*,XiaofengZhang,ZidingZhang,LiYu?,LimingRen*,Xiaoxiang

Hu*,YapingZhang?,LarsHellman||,KatherineBelov,NingLi4,*andLennartHammarstr?m4,#*StateKeyLaboratoryofAgrobiotechnology,CollegeofBiologicalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing,People’sRepublicofChina;

FacultyofVeterinaryScience,UniversityofSydney,Sydney,Australia;

CentreforStructuralBiochemistry,Karolinska

InstitutetatNovum,Huddinge,Sweden;

BioinformaticsCenter,CollegeofBiologicalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing,People’sRepublicofChina;?LaboratoryforConservationandUtilizationofBio-resources,YunnanUniversity,Kunming,China;||DepartmentofCellandMolecularBiology,BiomedicalCenter,Uppsala,Sweden;and#DivisionofClinicalImmunology,DepartmentofLaboratoryMedicine,Karolinska

InstitutetatKarolinskaUniversityHospitalHuddinge,Stockholm,SwedenTheevolutionaryoriginsofmammalianimmunoglobulinHchainisotypes(IgM,IgD,IgG,IgE,andIgA)arestillincompletelyunderstoodastheseisotypesdifferconsiderablyinstructureandnumberfromtheircounterpartsinnonmammalian

tetrapods.Wereportinthisstudythattheplatypus(Ornithorhynchus

anatinus)IgHchainconstantregiongenelocuscontainseightIgencodinggenes,whicharearrangedinanμ--o-2-1-1--2order,spanningatotalof200kbDNA,encodingsixdistinctisotypes.Theo(oforOrnithorhynchus)geneencodesanovelIgHchainisotypethatconsistsoffourconstantregiondomainsandahinge,andisstructurallydifferentfromanyofthefiveknownmammalianIgclasses.Thisgeneisphylogeneticallyrelatedto

()and,andthusappearstobeastructuralintermediatebetweenthesetwogenes.Theplatypus

geneencodestenheavychainconstantregiondomains,lacksahingeregionandissimilartoIgDinamphibiansandfish,butstrikinglydifferentfromthatineutherianmammals.TheplatypusIgHchainisotyperepertoirethusshowsauniquecombinationofgenesthatsharesimilaritybothtothoseofnonmammalian

tetrapodsandeutheriananimalsanddemonstrateshowphylogeneticallyinformativespeciescanbeusedtoreconstructtheevolutionaryhistoryoffunctionallyimportantgenes.

J.Immunology：鴨嘴獸中發(fā)現新免疫球蛋白類型

澳大利亞、瑞典科學家以及云南大學張亞平院士研究組、中國農業(yè)大學生物學院張子丁教授合作研究發(fā)現在一種原始哺乳動物鴨嘴獸中發(fā)現了一種新的免疫球蛋白類型并命名為IgO(theJournalofImmunology,2009,183(5):3285-93)。IgO是近幾十年來在哺乳動物中發(fā)現的除IgM,IgD,IgG,IgA和IgE外的唯一新類型，它包括四個固定區(qū)結構域和一個鉸鏈區(qū)結構，在結構表現為低等動物IgY與哺乳動物IgG的中間體形式而且與兩者均具有基因序列同源性，明確證明了哺乳動物IgG來源于低等動物的IgY。同時他們發(fā)現鴨嘴獸IgD（包含10個固定區(qū)結構域,無鉸鏈區(qū)）與高等哺乳動物IgD結構（2到3個固定區(qū)結構域和一段鉸鏈區(qū)）上具有顯著差異，但與魚類、兩棲類和爬行類IgD結構上相同。這些結果表明作為最原始的哺乳動物，鴨嘴獸免疫球蛋白基因同時混合了高等哺乳動物與低等脊椎動物的特征。所謂單孔類動物，是指處于爬蟲類動物與哺乳類動物中間的一種動物。它雖比爬蟲類動物進步，但尚未進化到哺乳類動物。兩者相同之處在于都用肺呼吸，身上長毛，且是熱血；而單孔類動物又以產卵方式繁殖，因此保留了爬蟲類動物的重要特性。鴨嘴獸長約40厘米，全身裹著柔軟褐色的濃密短毛，腦顱與針鼴相比，較小，大腦呈半球狀，光滑無回。四肢很短，五趾具鉤爪，趾間有薄膜似的蹼，酷似鴨足，在行走或挖掘時，蹼反方向褶于掌部。身上長毛，喙部扁平，形似鴨嘴，嘴內有寬的角質牙齦，但沒有牙齒，尾大而扁平，占體長的1/4，在水里游泳時起著舵的作用。Nature

453,175-183(8May2008)|

doi:10.1038/nature06936GenomeanalysisoftheplatypusrevealsuniquesignaturesofevolutionAlistofauthorsandtheiraffiliationsappearsattheendofthepaperGenomeSequencingCenter,WashingtonUniversitySchoolofMedicine,CampusBox8501,4444ForestParkAvenue,StLouis,Missouri63108,USA.AustralianNationalUniversity,Canberra,AustralianCapitalTerritory0200,Australia.EMBL-EBI,WellcomeTrustGenomeCampus,Hinxton,CambridgeCB101SD,UK.MRCFunctionalGeneticsUnit,UniversityofOxford,DepartmentofHumanPhysiology,AnatomyandGenetics,SouthParksRoad,OxfordOX13QX,UK.DisciplineofGenetics,SchoolofMolecular&BiomedicalScience,TheUniversityofAdelaide,5005SouthAustralia,Australia.FacultyofVeterinaryScience,TheUniversityofSydney,Sydney,NewSouthWales2006,Australia.CenterforComparativeGenomicsandBioinformatics,ThePennsylvaniaStateUniversity,UniversityPark,Pennsylvania16802,USA.WellcomeTrustSangerInstitute,WellcomeTrustGenomeCampus,Hinxton,CambridgeCB101SA,UK.CambridgeUniversity,DepartmentofVeterinaryMedicine,MadingleyRoad,CambridgeCB30ES,UK.Instituto

UniversitariodeOncologia,DepartamentodeBioquimicayBiologiaMolecular,UniversidaddeOviedo,33006-Oviedo,Spain.DepartmentofGenomeSciences,HowardHughesMedicalInstitute,UniversityofWashington,Seattle,Washington98195,USA.TheWalterandElizaHallInstituteofMedicalResearch,Parkville,Victoria3050,Australia.CrownHumanGenomeCenter,DepartmentofMolecularGenetics,WeizmannInstituteofScience,Rehovot76100,Israel.JohnCurtinSchoolofMedicalResearch,TheAustralianNationalUniversity,Canberra,AustralianCapitalTerritory0200,Australia.InstituteforSystemsBiology,1441North34thStreet,Seattle,Washington98103-8904,USA.DepartmentofZoology,TheUniversityofMelbourne,Victoria3010,Australia.MonashInstituteofMedicalResearch,27–31WrightStreet,Clayton,Victoria3168,Australia.DepartmentofBiologicalSciences,CenterforBio-ModularMulti-ScaleSystems,LouisianaStateUniversity,202LifeSciencesBuilding,BatonRouge,Louisiana70803,USA.SchoolofBiologicalSciences,UniversityofCanterbury,PrivateBag4800,Christchurch8140,NewZealand.InstituteofExperimentalPathology,UniversityofMuenster,Von-Esmarch-Strasse56,D-48149Muenster,Germany.ColdSpringHarborLaboratory,HowardHughesMedicalInstitute,ColdSpringHarbor,NewYork11724,USA.VictorianBioinformaticsConsortium,MonashUniversity,Clayton,Victoria3080,Australia.CRCforInnovativeDairyProducts,DepartmentofZoology,UniversityofMelbourne,Victoria3010,Australia.DepartmentofBiology,WestVirginiaUniversity,Morgantown,WestVirginia26505,USA.MPIMolecularGenetics,D-14195Berlin-Dahlem,Ihnestrasse73,Germany.SperlingFoundation,Eugene,Oregon97405,USA.CourantInstitute,NewYorkUniversity,NewYork,NewYork10012,USA.DisciplineofBiologicalSciences,SchoolofEnvironmentalandLifeSciences,UniversityofNewcastle,NewSouthWales2308