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《水形物語》的男主,才不是什麼兩棲動物呢!

在剛剛進行的第90屆奧斯卡評選中,托羅導演的《水形物語》勇奪四個獎項,無疑是最大贏家。昨天,這部新科奧斯卡最佳影片在國內上映,不知道有多少朋友已經去過影院,見證這段喑啞女清潔工與人形兩棲動物之間的愛戀。

《水形物語》片花截圖。圖片:The Shape of Water

等等,人形兩棲動物?

的確,在不論是在影片介紹中,還是在對托羅的採訪中,影片男主角(?)的身份都是「人形兩棲動物」(Humanoid Amphibian Creature)或者說是「兩棲人」(Amphibian Man)。但是顯然,他們對兩棲動物的理解出現了偏差。

影片男主角,他是兩棲人嗎?圖片:The Shape of Water

首先,什麼是兩棲動物?

兩棲動物是一類適應水陸兩棲生活的動物,但反過來,並不意味著所有適應水陸生活的動物都屬於兩棲動物。兩棲動物的英文「amphibian」來源於古希臘語「?μφ?βιο?」一詞,意為「兼具兩種生活」,這一詞最早用來形容諸如海豹、海獺等適應水生生活的哺乳動物,後來特指蛙、蟾蜍、蠑螈等兩棲綱動物(Amphibia)。

說到兩棲動物,大家首先想到的應該是青蛙,譬如圖中的麗紅眼蛙。圖片:Carey James Balboa / wiki commons

兩棲動物是四足動物中最早的陸地征服者,但由於自身生理機能不夠完善,終究不能脫離水或潮濕環境生存。傳統觀點認為,已知最早的兩棲動物為生活於泥盆紀晚期的魚石螈(Ichthyostegasp.),它已初備陸生生活的身體結構,例如具有內鼻孔、相對靈活的頸椎、較發達的肺以及較初級的肢帶。但現在許多學者認為魚石螈應該是魚類與兩棲類間的過渡類群,又稱為肉鰭魚類,而真正的兩棲動物出現於石炭紀。

魚石螈復原圖。圖片:Royal Scottish Museum, Edinburgh

在林奈系統中,現存的四足脊椎動物被分為四個類群,分別是兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類。它們的共同特點為:身體有一根由椎體連接組成的脊柱,椎體在形態、功能上出現分化;具有五趾型附肢,又或特化消失(兩棲綱的蚓螈和爬行綱的蛇類等無足類群)。

兩棲動物是四足脊椎動物中唯一的無羊膜類群。羊膜卵最早出現於爬行動物的胚胎髮育中,有了羊膜卵,脊椎動物才真正能夠脫離水環境生存,去適應更廣闊的生存空間。

另外,兩棲動物屬於變溫動物,與絕大多數魚類與爬行動物相同。由於新陳代謝水平低,保溫與調溫機制不完善,兩棲動物無法維持恆定的體溫,在極端溫度條件下會以休眠的形式度過。

其次,有哪些兩棲動物?

現存的兩棲動物都隸屬於兩棲綱的滑體亞綱,其下可分為三個目:無尾目、有尾目和蚓螈目。

01

無尾目

成員包括我們比較熟知的蛙、蟾蜍等,是現今兩棲類中最為進步的類群,也是種類最多的類群,已知將近7000種,接近現存兩棲類總數的九成。無尾類通常後肢較前肢發達,善於跳躍,它們多數為體外受精的卵生動物,極個別種類營體內受精的卵胎生殖。

吳氏齒突蟾Scutiger wuguanfui,分布於西藏墨脫縣。圖片:齊碩

02

有尾目

已知700餘種,包含蠑螈、小鯢和隱鰓鯢三大類群,就是俗稱的「娃娃魚」。它們是兩棲綱中形態分化較大的類群,大多數種類具尾及四肢,極少數僅具細弱的前肢,還有的種屬不具肺臟,完全依靠皮膚呼吸。

稀有的遼寧爪鯢Onychodactylus zhaoermii,僅見於遼東山區。圖片:齊碩

03

蚓螈目

它們是穴居兩棲動物,現已知約200餘種。它們非常獨特:不具四肢,形似蚯蚓,眼通常隱於皮下,主要依靠眼鼻之間的一對觸突感知外界。蚓螈目的成員還保留有部分原始特徵,是現存兩棲類中唯一保留鱗片的類群,有些種類的體表環褶間具有多行骨質小鱗。

墨西哥蚓螈。圖片:Franco Andreone / wiki commons

「兩棲人」與兩棲動物

在影片的尾聲,女主角決定趕在漲潮來臨之際將「兩棲人」送回大海。可是,我們已經知道:兩棲類的皮膚裸露,腺體及血管豐富,對它們來說,皮膚是除肺以外最主要的呼吸器官,有些水棲種類以及處於冬眠期的種類幾乎完全依靠皮膚呼吸。正因為皮膚具有極佳的通透性,兩棲類無法生活於高鹽的海水中;除了少部分物種,如海陸蛙、海蟾蜍等可以活動於沿海環境外,其他物種浸沒于海水中會因滲透壓失調而脫水死亡。

結論我們已經有了,他不是兩棲類。圖片:The Shape of Water

從上面的介紹來看,聰明的你恐怕已經發現,《水形物語》的男主角不太可能是我們認知中的「兩棲類」。非要說的話,只有美西鈍口螈(墨西哥鈍口螈,Ambystoma mexicanum)和他稍微有些相似之處:

01

它們都可能保留外鰓

影片中,「兩棲人」在水中時以鰓呼吸,可以清楚地看到他的頸部有多道近似鯊魚的鰓裂(又像是外露的鰓弓)。在脊椎動物中,除了魚類以外,其他類群在胚胎髮育初期都具有咽鰓裂,而兩棲動物在胚後發育中亦有使用鰓進行呼吸的階段。

眾所周知,兩棲動物由幼體向成體的轉變需要經歷變態發育的過程,最顯著的變化是:由用鰓呼吸的水棲幼體轉為用肺兼以皮膚呼吸的水陸兩棲成體。說到這大家可能會有一個疑問,為什麼見到的蝌蚪都是光溜溜的,沒有看到鰓呢?

無尾兩棲類的蝌蚪在破卵膜而出的初期,頭兩側著生有具呼吸功能的羽狀外鰓,但隨著蝌蚪的生長發育,其咽部出現皮膚褶並覆蓋於外鰓外側,最後與體壁癒合成為鰓蓋,將外鰓包裹其中,呼吸作用由外鰓轉為鰓腔內的內鰓完成,在體表僅可見一個出水孔,因此人們平時所見的蝌蚪是看不到鰓的。

斑腿泛樹蛙Polypedates megacephalus的蝌蚪。圖片:齊碩

但有尾兩棲類幼體的羽狀鰓非常顯著,其中最知名的知名的當屬一臉呆萌的美西鈍口螈。美西鈍口螈俗稱「六角恐龍」,因為具有3對發達的羽狀外鰓而得名。

美西鈍口螈。圖片:Przemys?aw Malkowski / wiki commons

不同於絕大多數有尾類,美西鈍口螈即使到了性成熟階段,依舊保留外鰓及其他幼體特徵並終生生活於水中,這種奇特現象叫做「幼態持續」(Neoteny)。原因在於它們所生活的湖泊中缺乏碘元素,碘元素參與甲狀腺素的生成,而血液中甲狀腺素的濃度影響著兩棲動物的變態發育。倘若人為在水中加入碘元素,成年美西鈍口螈就能迅速完成變態,外鰓也就沒有了。

02

它們都有神奇的自愈能力

影片中還有兩個有意思的橋段:「兩棲人」誤傷女主角的畫家鄰居後為他療傷,傷口居然奇蹟般癒合,連疤痕都沒有留下;「兩棲人」自己在中彈受傷後也可以像開了掛一樣快速痊癒。在兩棲動物中,確實有不少種類有自我再生能力,最好的例子還是前面提到的美西鈍口螈。

科學家發現,美西鈍口螈在被截去四肢、尾巴、甚至部分大腦的狀態下,依然可以存活,並在數月內完全恢復原狀。還有科學家將美西鈍口螈不同個體間的器官相互調換,發現它們也可以快速「接納」來自其他同類的器官。

能夠神奇自愈的萌萌噠美西鈍口螈。圖片:Stephen Dalton / photoshot.com

研究發現,美西鈍口螈在受傷後會將傷口附近的細胞轉化為幹細胞,並將傷口周圍的細胞「調度」到損傷處。在這裡,細胞以與胚胎髮育時相同的形式,形成骨骼、皮膚和大腦,完成修復工作。這種非凡的自我修復能力引起了醫學研究者和發育生物學研究者的極大興趣。

或許在不久的將來,美西鈍口螈也能像「兩棲人」一樣幫助人類修復受損的機體。

不管怎麼說,結局是充滿希望的呢。圖片:The Shape of Water

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