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蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

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出品︱网易科学人栏目组

作者︱费宁

蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

网易科技讯5月19日消息,据国外媒体报道,这可能是最令人意想不到的生命之旅。2012年东南亚东帝汶考察队的生物学家发现,一条钩盲蛇从非常意想不到的地方钻了出来:一个普通亚洲蟾蜍的屁股。

来自英国伍尔弗汉普顿大学的Mark O'Shea和同事在找到一块岩石下面偶然发现了这个不寻常的事件。这是有史以来被吞咽的猎物幸存下来的首个记录,一只蟾蜍和存活在其消化道中的钩盲蛇。

O'Shea说:“有肺的脊椎动物能够安然无恙地通过消化道并生存下来,这非常令人惊讶。

蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

图示:钩盲蛇

诚然,一些幼虫和小海洋无脊椎动物可以无恙通过食肉动物的整个消化道。但是,一旦进入动物的嘴巴,较大的猎物可能会被咀嚼而死。即使他们以某种方式躲过这一厄运,也会被挤在捕食者的喉咙里。

就算躲过这一劫,还会面临更大的问题。大多数猎物无法抵御扑食者的胃酸,而消化系统内部的深层缺氧是另一个巨大挑战。

然而,对于被蟾蜍或鸟类吞噬的猎物,生存的机会可能会高一点。这些动物在吞咽之前经常会将食物推到喉咙后面,这可能会增加被吞食者安全通过捕食者消化系统的概率。

这有助于解释一种有毒的两栖动物,外皮粗糙的蝾螈可以忍受被青蛙吞食。一旦进入青蛙的肚子,蝾螈就会在青蛙分泌消化之前用毒素杀死青蛙。然后,蝾螈会从青蛙的嘴里爬出来。

蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

图示:外表粗糙的蝾螈

但是在O'Shea的发现中,钩盲蛇并没有杀死蟾蜍,而是通过了蟾蜍黑暗又狭窄的肠道,从而全身而退。

相比于大多数物种来说,钩盲蛇似乎更适合这种幽暗的旅程。其细长的身体只有几毫米宽,可以毫不费力地穿过小孔和缝隙。因此钩盲蛇通过蟾蜍狭窄的消化道并非难事。

O'Shea认为地钩盲蛇自行穿过了蟾蜍的肠道,而不是简单地通过肠道肌肉收缩来被动移动。

而这只蟾蜍的饮食习性也使得钩盲蛇的旅途变得更为容易。在吞咽蛇之前的几个小时内,这只蟾蜍可能没有摄入其他食物,这意味着通过肠道的路径清晰可辨。如果是这样的话,钩盲蛇爬过蟾蜍肠道的时间会更短,也相应减少了在消化液中的暴露时间。

无论如何,钩盲蛇的皮肤可能是最大的生命屏障。钩盲蛇的皮肤粗糙,为帮助盲蛇在陆地上移动,其不仅紧密相连且层层叠叠,能够最大限度地阻止阻止蟾蜍胃液的侵蚀。

此外,钩盲蛇需要面对的最大问题是长时间的缺氧。由于钩盲蛇的体积小,与许多动物相比需要的空气量更少。但缺氧依旧是一个大问题。 O'Shea说:“从理论上讲,钩盲蛇通过肠道所需要的时间将决定它是否存活。”

蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

图示:日本白眼鸟

研究人员不知道蛇穿过蟾蜍的肠道到底需要多长时间。但是,虽然他们看着它活着钻出蟾蜍,但是大概五个小时后就死了。

虽然没有进行详细检查,但是研究人员认为钩盲蛇可能死于因缺氧而导致的并发症。 O'Shea说:“我们无法想象会有任何其他因素会杀死它。”

相同情况下蜗牛可能要比钩盲蛇更好,因为他们可以在缺氧环境下生存。

在2011年发表的一项研究中,日本东北大学的田源一郎(Shinichiro Wada)和同事们给日本白眼鸟喂养一种小地蜗牛Tornatellides boeningi,观察这些蜗牛是否可以完整地通过鸟的消化系统。大约15%的蜗牛幸免于难,通过整个消化道历时20到120分钟不等。这项研究首次证明了蜗牛可以避免被消化。 “蜗牛可以通过不完全暴露于消化液,从而忍受在短时间内通过消化道。” 田源一郎说。

蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

图示:常见的贝类

蜗牛之所以能够抵抗消化可能是由于它们的坚硬外壳提供了天然的盔甲。但田新一郎及其同事发现,蜗牛大小也是生存的关键。他们检查幸存蜗牛的外壳,大约2.5毫米宽,能够在通过消化道后保持完整。而较大蜗牛的壳通常被分成几块。研究人员认为蜗牛也可能产生粘液从而抵御消化道的酸性环境,但是这个想法仍然需要验证。

然而大蜗牛偶尔也能安然无恙通过消化道。捷克共和国布拉格查尔斯大学Jasna Simonova发现,直径达17mm蜗牛有时也会从各种鸟类消化道中活着出来。这些更大的蜗牛通过消化而没有受到伤害。

另外一种意想不到的肠道旅行者是一种叫做秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的生物。来自德国基尔大学的Hinrich Schulenburg和他的研究小组在德国北部收集的蛞蝓肠道中发现了线虫。后来,他们惊奇地发现在蛞蝓的粪便中也有活的线虫。

Schulenburg说:“这些线虫似乎都是被蛞蝓吃掉的,令人惊讶的是蛞蝓体内原本有一个用于研磨摄入食物的器官,应当会将线虫杀死。 “我们也不知道他们如何在酸性条件下生存。”据研究人员指出,在蛞蝓和蚯蚓体内还发现了其他类型的线虫,它们也能够安然无恙通过消化道。

研究团队也惊讶地发现,不仅仅是幼年线虫能够通过捕食者的消化道而幸存下来,成年线虫也一样如此。因为幼虫具有坚韧的外层,我们大可以认为这会在穿越过程中保护它们,其会比成年线虫更能忍受恶劣环境。 “这仍然是一个难题,” Schulenburg指出,线虫似乎经常能够通过捕食者的消化系统幸存下来,它们在蛞蝓体内存在的时间从不会超过一天以上。

蟾蜍很尴尬,有条蛇从它屁股里钻出来了

图示:秀丽隐杆线虫

对于陆地生物来说,肠道旅行实属罕见,但在水生环境中似乎更常见。荷兰乌得勒支大学Casper van Leeuwen及其同事发现,一些成年水生蜗牛在通过野鸭消化道后仍然能够存活。一种雌性种虾也可以在白吸盘鱼的肠道中存活,而一些贻贝可以安然通过海葵体内。

Van Leeuwen和他的团队推测,在潮湿环境中生存的特性可能有助于无脊椎动物在捕食者的体内保持活力。另一方面,捕食者消化系统的特性也有助于这些被捕食者的存活。譬如一些鸟类的消化速度很快,也有助于摄入的东西快速通过消化系统,而其中一些可能会来不及被处理。

在整个生物界,穿越捕食者消化系统的旅行似乎是相当普遍的,这让一些弱小生物能够在捕食者体内短暂留存。某些物种会以这种方式将捕食者作为自己的交通工具,使自己能够远距离迁徙。

田源一郎和团队观察到的蜗牛似乎就是这样。他们不仅在日本的小笠原群岛之一的Hahajima岛发现了这些蜗牛,也在临近岛屿上发现了同种蜗牛。研究发现,这些同种蜗牛的分布似乎表明蜗牛有了翅膀,可以在不同岛屿之间迁徙。

这种蜗牛种群之间的基因迁徙可以通过消化道存活理论来解释。田源一郎的团队发现,当地普遍存在的日本白眼鸟是蜗牛基因迁徙的主要载体。

“这些结果表明,蜗牛可以被捕食它们的鸟类传播,”田源一郎指出。此外,他们目睹到只要有一只蜗牛能够安全通过一只鸟的消化系统,就意味着蜗牛可以在新的地方延续出一个新的种群。

Schulenburg怀疑线虫或许也可以把蛞蝓作为免费的公共汽车,从而把自己从一个地方带到另一个地方。另一种可能性是,蛞蝓肠道本身对线虫也有不少吸引力:它们可能将蛞蝓的肠道细菌当做自己的食物来源。

2014年,德国汉堡大学Jan-Jakob Laux和研究团队记录了第一例昆虫依托捕食者进行远距离旅行的案例。他们怀疑水生叶甲虫Macroplea mutica的卵会被绿头鸭所传播开来,因为这些卵能够安然无恙地通过绿头鸭的消化系统。据悉一直以来,由于这种昆虫的移动缓慢,其在古北区的地域分布一直是一个谜。

然而,对于文首所提到的钩盲蛇来说,其穿越蟾蜍消化系统极有可能是一个意外。 O'Shea认为蟾蜍将钩盲蛇误认为是自己的猎物蚯蚓。他说:“我确定蟾蜍不知道自己吞咽的是脊椎动物。它以为这是一个有光泽的蠕虫而已。”

蟾蜍吞下钩盲蛇并不鲜见,但很少与偶钩盲蛇能够全身而退。然而,钩盲蛇可能会依托猫头鹰的消化道来进行“四处旅行”。

有研究报告指出,在猫头鹰巢穴里发现了钩盲蛇的身影。它们到底是如何出现在那里的尚不清楚。但一些研究人员表示,钩盲蛇爬上树是为了吃掉那些生活在巢穴碎屑里的无脊椎动物。而另一个研究认为,猫头鹰将它们作为雏鸟的食物带到巢穴。

虽然O'Shea不怀疑钩盲蛇的攀爬能力,但是要想抵达猫头鹰的巢穴其就必须首先找到,或者偶然间抵达,这个概率太小了。而一只猫头鹰要向雏鸟喂钩盲蛇也是困难重重:蛇在被触碰时会蜷缩起来,可能会掉进巢穴深处。

O'Shea说:“我认为这些钩盲蛇更有可能是穿过了猫头鹰的肠道。和蟾蜍一样,猫头鹰经常在不咀嚼嚼的情况下囫囵吞食猎物。

如果捕食者不知不觉地摄入活体动物,那会对健康有什么影响?例如,肠道寄生虫通常同食物和水一起进入动物体内,然后在肠道内生存下来。Schulenburg认为,他在蛞蝓肠道中发现的线虫(C. elegans)实际上很有可能是寄生虫。 “如果是这样的话,这让人激动,”他说。 “我认为这是可能的。”

一些线虫是真正的寄生虫,而另一些则可以在独立生活和寄生生活的不同方式之间切换。秀丽隐杆线虫被认为是非寄生虫,但相关证据证据表明它也可以是寄生虫,从而为人类提供了动物演化成寄生虫的一种例证。

Schulenburg说:“这将是一个研究适应和分子机制的完美系统,让人激动的是独立的生物体也会成为寄生虫,而需要什么样的特性生物体才能作为寄生虫生活。”作为具有神经系统的最简单动物之一,线虫经常被用于各类研究。

田源一郎还认为,寄生虫可能涉身于蜗牛和鸟类之间的相互作用。他发现寄生的扁形虫生活在许多陆地蜗牛体内,他认为鸟类可能是这些扁形虫的最终宿主。田源一郎推断扁形虫或许将蜗牛作为它的特洛伊木马进入绿头鸭的肠道。 “我正在研究之间的关系,”田源一郎指出。

然而,诸如此类的消化道旅行者不仅可以为了自身利益而利用捕食者为,它们也可以对捕食者产生积极的影响。Schulenburg认为,通过摄入蛞蝓肠道内的细菌,秀丽隐杆线虫对捕食者肠道内的微生物群落有利。他说:“一些以细菌为食的生物有助于提高肠道微生物群落的多样性。

然而,钩盲蛇可能对吃掉它的蟾蜍几乎没有影响,除了会给蟾蜍带来异物在肠胃移动的奇怪感觉。 “蟾蜍似乎很尴尬,” O'Shea指出。毕竟,有条蛇从它的屁股里钻了出来。

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