你見過冰激凌味的乳汁嗎？千奇百怪的乳汁，意義遠不止餵養後代

繪圖：Marcos Chin

隨著科學家們更充分地理解了乳汁的進化過程及其成分的多樣性，哺乳動物的這一標誌性特徵或將被重新定義。

撰文 | Natalie Angier

編譯 | 施懌

審校 | 吳非

大多數雌性蒼蠅都採取一種低成本的育兒方式：在垃圾堆或糞便中產下許多種子大小的卵，這些卵孵化出的幼蟲將自己照料自己。

雌性舌蠅則不然。它們會先在體內孕育幼蟲，一次只有一隻。9天後，當幼蟲從子宮中誕生時，其體型幾乎與母蠅相當。

「（對人類來說）這相當於生下一個18歲的孩子。」加州大學戴維斯分校研究舌蠅的昆蟲學家Geoffrey Attardo說。

新生的舌蠅幼蟲看起來像一枚手榴彈，移動時像彈簧，如果你用手使勁擠它，就會明白它如此豐滿的原因——你會看到白色的幼蟲就像是一大袋乳汁。

剛剛出生的舌蠅幼蟲（圖片來源：Geoffrey M Attardo）

Attardo說：「如果弄破幼蟲的消化道，乳汁就會溢出來。」

無論是從營養學、生物化學還是免疫學的角度來講，這種乳汁都十分精妙。它從母蠅的血液中流出，繼而在子宮內被發育中的幼蠅貪婪吞下。

就這樣，靠著母親的慷慨饋贈，在成為一隻臭名昭著、咬人一口就能傳播致命昏睡病的舌蠅成蟲之前，被喂肥的幼蟲得以安全地在地下挖洞並孵化30天。

在最近對舌蠅乳汁的化學和遺傳學分析中，Attardo及同事驚訝地發現，這種乳汁與哺乳動物乳腺的產物非常相似。「我本來期待著看到完全不同的東西，」他說，「但我們看到，在蛋白質種類上，這種乳汁與哺乳動物的乳汁有著驚人而又迷人的重疊。」

對舌蠅的最新研究只是關於乳汁的一個例子。研究人員最近在一系列意想不到的、沒有乳腺的地方發現了發揮母乳作用的物質：無脊椎動物中的蜘蛛、蟑螂和埋葬甲蟲；脊椎動物中的大白鯊、雄性帝企鵝和雌雄火烈鳥。

繪圖：Marcos Chin

乳汁中的高蛋白

其他科學家追溯了哺乳動物哺乳行為的進化過程，並得出結論：哺乳行為的出現並不是為了方便餵養幼崽，而是為了幫助我們的卵生祖先更好地在乾燥的陸地上使用有限的水。

還有一些科學家正試圖從包含了全世界5500多種哺乳動物的樣本中尋找並理解乳汁成分的差異。他們已經發現，一些奇特的哺乳動物的需求與它們的乳汁成分之間有著令人信服的一致性。

例如，美國史密森尼國家動物園的哺乳行為研究者Michael Power檢測了九帶犰狳的乳汁後，對其中的高濃度的鈣、磷以及更高的蛋白質含量印象深刻。

九帶犰狳（來源：National Wildlife Federation）

「蛋白質含量高得驚人，佔比遠超乳汁中的其他成分。」Power說。他是《乳汁：哺乳生物學》一書的作者之一。

礦物質含量高是有道理的。「犰狳會長出骨質的甲殼，」Power說，「所以犰狳幼崽需要大量的鈣和磷。」

但是該如何解釋乳汁中高含量的蛋白質呢？研究人員很快意識到，這和化學有關。如果直接向大多數哺乳動物的乳汁中加入大量的鈣和磷，這些礦物質就會結合在一起形成不溶的磷酸鹽化合物。

「這些物質會卡在乳腺里，永遠無法到達幼崽體內。」Power說。那麼解決方案是什麼呢？加入額外劑量的酪蛋白，將礦物質結合成緊密、可用的納米團簇。

「如果要提供高鈣、高磷的乳汁，它必須同時也是高蛋白的，」Power說，「因為其中有很多蛋白質是運輸鈣、磷的載體。」

史密森尼學會的名譽研究員Olav Oftedal及同事曾經試圖估算黑熊幼崽在巢穴中接受哺乳時乳汁的消耗速率。研究人員意外地在母熊的血液和乳汁中發現了用同位素標記的水樣，而這些水樣是他們在實驗早期提供給幼崽的。

這些同位素只能通過一種方式進入母乳。「母熊在窩裡哺乳，」 Oftedal說，「她不吃不喝，但會吞下幼崽的排泄物，隨後這些排泄物中的水又出現在乳汁中。」

代價高昂的哺乳期

生物學家認為，不應該隨意使用「乳汁」這個詞，一些哺乳動物學家將「乳汁」限定為哺乳動物特有的乳腺分泌出的液體。

但也有很多科學家認為，任何由親代合成或高度加工，且其後代生存必需的物質，都可稱之為乳汁。按照這個標準，僅僅是預消化的食物可能不算數，但如果父母向食丸中額外添加了某些必需成分，那麼反芻的食物就可以被視為一種乳汁。

德國拜羅伊特大學的Sandra Steiger及其同事最近報道了一種雙親共同養育後代的葬甲Nicrophorus orbicollis，它身長1英寸（2.54厘米），長有美麗的橙色、黑色的條紋。甲蟲父母會先吃一些腐肉，將腐肉預消化，當後代用前腿輕拍它的嘴時，就將這一小塊腐肉送到求乞者的嘴裡。

Nicrophorus orbicollis

（圖片來源：wikipedia）

「這種餵養方式就像是親吻，」 Steiger說，「看起來很不錯。」但正如研究人員證實的那樣，相比於餵食的肉，這種接觸交流本身更重要：父母的口腔液體對小甲蟲的生存也至關重要。

Steiger的研究團隊證明，如果改為給小甲蟲餵食液化的腐肉，這些小昆蟲雖然能暫時養活自己，但幾乎所有的幼蟲都在蛹化之前死亡。只有混入親代口腔液體餵食後，小甲蟲才能茁壯成長。

研究人員尚未分析過這種巧克力色「甲蟲奶」的成分，但Steiger猜測，這種乳汁為幼蟲提供了腸道微生物、抗體、消化酶和其他消化腐肉必需的物質。

無論對哪個物種而言，哺乳都是昂貴的，它需要進化上的理由。火烈鳥是為數不多為幼鳥產奶的鳥類，產奶行為會使它們逐漸褪去身上所有的顏色——但至少這是一件平等主義的事。

雄雌火烈鳥共同築巢，孵化一個鳥蛋。當蛋孵化時，親鳥產出豐富的嗉囊乳，在長達九個月的時間裡，火烈鳥幼鳥將以此為食。幼鳥乞食發出的聲音會刺激親鳥大腦釋放催乳素——與幫助人類哺乳的催乳素是同一種。催乳素的釋放反過來又會促使父母喉嚨底部的嗉囊中的細胞膨脹並分泌神奇的乳汁。

來源：Marcos Chin

火烈鳥乳汁的蛋白質、脂肪含量比哺乳動物的乳汁更豐富，「具有白乾酪的稠度」，英國埃克塞特大學的火烈鳥研究者Paul Rose說。

它還是亮粉色的。親鳥在乳汁中加入了和火烈鳥羽毛顏色相同的類胡蘿蔔素，它還是一種抗氧化劑，這是促進幼鳥健康快速成長的理想物質。

幾個月過去了。親鳥必須逐步提高乳汁產量，以滿足幼鳥不斷增長的需求。當小火烈鳥接近成年，身體健壯、泛著紅色時，它的父母看起來消瘦而憔悴，它們曾經紫紅色的羽毛現在變成了白色。

「它們所有的能量，所有的粉色色素，都進入了嗉囊乳汁中，」Rose說，「餵養火烈鳥是一項非常困難的工作。」

如何解釋這種餵養方式的必要性？為什麼火烈鳥不能像許多其他鳥類那樣，簡單地以甲蟲和蒼蠅為食呢？Rose將這種做法歸因於火烈鳥獨特的覓食方式，以及為適應這種覓食方式必需的口器。

就像長鬚鯨一樣，火烈鳥也是濾食性動物，它們獨特而彎曲的喙就像精心製作的篩子。火烈鳥幼鳥的直喙變厚、變彎是需要時間的，而掌握濾食方式需要更長時間的練習。

必不可少的抗菌劑

只有在哺乳類中，所有的成員都哺育幼崽。然而演化生物學家現在相信，這種哺乳行為的起源可以追溯到3億多年前，這比哺乳動物出現的時間早了1億年。

目前認為，現代哺乳動物的祖先產一種多孔的薄殼蛋，現生的蜥蜴、蛇和單孔類哺乳動物（例如鴨嘴獸）都會產這種蛋。與擁有鈣化硬殼的鳥蛋相比，薄殼蛋有被風乾的危險，因此現代蛇和蜥蜴通常需要在相對潮濕的環境下產卵。

我們古老的祖先偶然發現了一個更自由的解決方案：把自己變成一個水罐，這樣就可以自由選擇下蛋的場所了。

「乳汁最初的功能可能是為放在乾燥地表上的薄殼蛋提供水分。」愛達荷大學的哺乳動物專家Amy Skibiel說。在這個場景中，哺乳動物的祖先通過胸部的毛孔將液體滴到卵上；乳頭出現的時間要晚得多。

薄殼蛋也有被微生物侵入的危險，遺傳學研究表明，最早的薄殼蛋水合液中含有抗病原體成分。它不僅具有保濕的功能，還有清潔作用。那麼為什麼不在蛋孵化之後繼續澆水，並通過自然選擇，讓這些液體進入幼崽的食物中呢？

一旦這種靠分泌來養育後代的方式在早期哺乳動物中固定下來，乳汁很快變得多樣化，具體配方由需求、飲食和所屬類群決定。

冠海豹在迅速縮小的浮冰上哺育幼仔，僅4天幼仔的體重就能翻倍。考慮到海豹乳汁的脂肪含量超過60%，是脂肪含量最高的哺乳動物乳汁，這也就不足為奇了。

當我在史密森尼國家動物園的世界級乳汁庫里試聞了一系列奇異的乳汁之後，我發現，海豹乳汁還充斥著魚的味道。在脂質天平的另一端，犀牛乳汁的脂肪含量僅為2%，無論是外觀還是氣味都像脫脂牛奶。

大象乳汁的含水量更低，我敢肯定我聞到了冰激凌的味道。獅子乳汁沒有明顯的氣味，像大多數食肉動物的奶一樣，含糖量低——肉食者天生就能有效地將蛋白質和脂肪轉化成葡萄糖。

相比之下，人類的母乳非常甜。Skibiel在給孩子餵奶時品嘗了自己的母乳，她說那種味道讓她想起了哈密瓜。

人類母乳中糖的數量和種類超過了其他類人猿，Power說，對於如此豐富的糖，他提出了一個令人驚訝的原因：這些糖並不如一些人所說的那樣用來構建我們的大腦，而是因為我們需要糖的抗菌能力來幫助我們應對農業革命後遇到的新病原體。

「以多種不同的方式使用動物的能力是人類成功的原因之一，」他說，「但這對整個系統而言是一個巨大的衝擊。」幸運的是，我們的母乳能應付這個挑戰。

https://www.nytimes.com/2019/02/11/science/milk-animals-evolution.html

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