在大多數(shù)動物世界里，懷孕生子似乎是媽媽們的“專利”。然而，大自然永遠(yuǎn)在創(chuàng)造驚喜。在蔚藍(lán)的海洋深處，海馬及其近親海龍，正在上演一場顛覆認(rèn)知的生育革命——在這里，承擔(dān)懷孕重任的，是雄性。

近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所等研究團(tuán)隊，揭開了海龍科魚類“雄性懷孕”背后的奇妙機(jī)制。

▲正在分娩的雄性海馬（張競功 攝）

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海馬爸爸的“育兒袋”從何而來？

海馬爸爸之所以能懷孕，是因為它們身上長有一個特殊的“育兒袋”。雌海馬將成熟的卵子產(chǎn)入育兒袋中，由雄性完成受精，隨后便開始了為期數(shù)周的“孕爸”生涯。育兒袋不僅可以保護(hù)胚胎，還能輸送氧氣和養(yǎng)分，調(diào)節(jié)滲透壓，甚至提供免疫保護(hù)——功能上可以和哺乳動物的子宮相媲美。

研究團(tuán)隊通過先進(jìn)的單細(xì)胞測序技術(shù)，分析了育兒袋在七個發(fā)育階段的變化，發(fā)現(xiàn)了一類具有干細(xì)胞潛能的“育兒袋上皮祖細(xì)胞”。這些細(xì)胞在雄性激素的調(diào)控下，協(xié)同膠原蛋白等基因，促使育兒袋形成。

更有趣的是，科學(xué)家給雌性海馬注射雄激素后，它們竟然也長出了育兒袋。這說明，雄激素及其調(diào)控的育兒袋上皮祖細(xì)胞是激活育兒袋器官形成的關(guān)鍵開關(guān)。

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類胎盤形成與免疫耐受

海馬雄性懷孕是自然界“趨同演化”的完美例證——為順利實現(xiàn)“雄性懷孕”，海馬育兒袋內(nèi)皮層在妊娠初期會顯著增厚，形成類似哺乳動物胎盤的“胎盤”結(jié)構(gòu)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了一類“類滋養(yǎng)層細(xì)胞”，它們的功能和基因表達(dá)方式與哺乳動物胎盤中的滋養(yǎng)層細(xì)胞高度相似。海馬還演化出一些關(guān)鍵新基因（例如sp-chia和pastn），它們在類胎盤形成過程中扮演重要角色。

同時，海馬爸爸還發(fā)展出一套“非foxp3依賴”的免疫耐受機(jī)制，避免將胚胎當(dāng)作“異物”排斥——這保證了“父孕”過程順利進(jìn)行。

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胎生演化的奇妙路徑

研究還比較了不同海龍科物種的育兒袋類型——有的開放，有的半封閉，有的完全封閉。研究發(fā)現(xiàn)，這一結(jié)構(gòu)的演化起點(diǎn)可能是一種特化的表皮細(xì)胞，最初只是幫助粘性卵附著在雄性身體表面。

隨著時間推移，這類細(xì)胞逐漸招募更多功能相似的細(xì)胞群，并演化出新的基因，最終共同驅(qū)動了育兒袋結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和功能多樣性。

這項研究不僅揭示了“雄性懷孕”這一獨(dú)特生物現(xiàn)象背后的細(xì)胞與分子機(jī)制，也為我們理解脊椎動物從“卵生”到“胎生”的演化規(guī)律提供了新視角。海馬“超級奶爸”的傳奇，生動展現(xiàn)了生命演化的無限可能。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41559-025-02883-5

來源：中國科學(xué)院南海海洋研究所

責(zé)任編輯：曹旸