科学驿站|海马爸爸负责生孩子，能否借鉴到人类？科学家：我们正在努力

文、图/羊城晚报全媒体记者 李钢
实习生 江立强 通讯员 徐晓璐 秦耿

全球都在扎堆研究海马，为神马？

只能说，这个物种，太过神奇。

首先，在所有生物中，以海马为代表的海龙科鱼类，是唯一一类雄性生孩子的类群。是不是很合女性朋友们的心意？

那问题来了，如果破解了海马爸爸生子之谜，是不是可以借鉴到人类？

国内顶尖海马研究专家、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员林强对钢哥说，我们真的在研究这个问题。

海马爸爸分娩：如人类般怀孕？

林强团队的研究成果发现，有一种叫视黄酸（Retinoic acid）的物质，在海马爸爸形成育儿袋和怀孕过程中，起到了关键分子与生理调控作用。

海龙科鱼类在繁殖过程中，由雌性产卵于雄性的育儿袋（腹囊，雌性没有）中，卵子在育儿袋中受精孵化成小海马，此后，也将由海马爸爸一路负责照料。

在分娩的时候，雄海马就会用尾巴勾住一根结实的海草茎，不断地来回弯曲或伸展身体，尤如人类女性生育阵痛时的痉挛。同时它们育儿袋的口微微张开并逐渐扩大。随后，一只小海马从开口处喷了出来，雄海马不断痉挛，小海马也不断蹦出腹袋。每只小海马约有1厘米长，出生后不久就开始自行摄食水中的小生物。

育儿袋最多可以装2000只小海马。

是不是很神奇？

因为这种独特的繁殖方式，海马可谓得到了进化与发育生物学家们的格外青睐。

他们发现，对于整个海龙科鱼类来说，它们的怀孕过程伴随了一系列的行为、组织和基因水平的特异性变化，甚至在雌雄个体之间产生了明显的性别二态性。

而海马属，是海龙科物种中进化速率最快的物种，衍生出了完整的育儿袋结构，并且在怀孕过程中出现了独特的类胎盘结构。也就是说，雄性海马的育儿袋，与人类的子宫非常相似。

通过研究证明，海马等物种的雄性怀孕过程与哺乳动物的母体胎生繁殖方式存在显著的趋同进化模式。

既然如此，那为什么海马爸爸被定义为雄性，干脆认定为雌性不行么？

林强说，因为海马爸爸负责提供精子呀。

而这背后的原理，显然是所有海洋生物科学家们都想搞明白的事情。

研究人员发现，视黄酸在育儿袋发生发育过程中起到了至关重要的调控作用，通过调控一些关键基因的表达，影响睾酮、孕酮等激素代谢来影响育儿袋的形成，同时，还通过调控其他一些基因的表达直接影响育儿袋的组织重塑、器官发育和免疫过程。

不过，雄性海马生孩子背后的机制，是一个复杂的过程，视黄酸之说虽然是由中国科学家首次提出，但也只是掀开了真相的一角。

林强说，海马雄性生殖这种独特的性状如果能够研究清楚，对于医学领域进行体外人工胎盘研究，治疗不孕不育等疾病作用可能有重要启示。

具备超进化能力的旗舰物种

林强研究员

海马的神奇之处不止于繁殖。

海马是海龙科鱼类中进化速率最快的类群，能够通过遗传信息及性状的变化快速适应环境。值得注意的是，海马主要栖息于近岸浅水，特别容易受到区域环境污染的影响，因此是探索海洋生态环境变化研究的指示和旗舰物种。

林强团队发现，一种叫做三丁基氯化锡（TBT）的有机污染物质会干扰海洋生物的内分泌，让雌性海马卵巢闭锁，抑制雄性海马精子的发生，导致海马精巢明显退化。

目前，世界范围内的海马资源正面临着普遍严重衰退的状况，所有海马种类都已经被列为世界自然保护联盟红色物种名录和CITES公约附录，因此，海马种群资源保护迫在眉睫。

海马起源之谜：
如何从印-澳海域扩散到了全球？

海马的起源也很有意思。

由林强团队主导，中科院昆明动物所、德国康斯坦茨大学等团队联合研究的科研成果揭示了“海马印-太起源及其全球扩散的时空路径与适应进化机制”，并于近日发表于国际著名刊物《自然·通讯》。

试想一下，你在陆地上搬到一个新地方都有可能迷路，那么在更加广阔的海洋中，寻找某一物种的起源地和全球扩散路径该是多么复杂？

该成果首次明确了印度洋与太平洋的交汇区的印-澳群岛是全球海马的起源中心，并原创性揭示了在地质、洋流驱动下海马全球扩散路径的时空特征及生态适应与进化机制，提出了印-太海马类群由古特蒂斯海和南非好望角两条路径先后进入大西洋的新观点。

“我们这个成果最重要的两点，一是阐明了海马起源的位置，二是明确了海马的全球扩散路径，通过海马这一模式代表生物，为全球海洋生物的扩散及其多样性演化研究提供了重要的研究范式。”林强对钢哥说。

与陆地生物不同，在全球海洋范围内，海洋生物起源与全球扩散机制及生物多样性的形成一直是国际上饱受争议的核心科学问题。

目前，虽然美国、德国、澳大利亚等相关实验室也一直聚焦全球大洋生物类群的局部区域扩散模式与生物地理格局形成等研究，但在海洋生物的全球多样性形成及其驱动机制等研究方面，一直缺少全球大洋综合尺度的研究。

林强团队基于全球21个海马优势物种（共计358尾海马个体）的遗传信息，结合系统进化树、分歧时间、时空扩散模型等大数据分析证明海马在约20-25百万年前起源于印-澳群岛；先由祖居地印度洋经特蒂斯海（又称古地中海）扩散到大西洋，之后特蒂斯海关闭，又经南非好望角进入大西洋，而非直接跨域太平洋到大西洋，海马通过不同路径进入大西洋的时间相差1000万年。

此外，本研究同步阐明了印-太交汇区海马多样性中心的形成机制。

一方面，海马在印-澳群岛起源后，在印太交汇区分化产生了大量海马新种；另一方面，在海马全球扩散过程中，古特蒂斯海关闭导致大量新的海马种迅速出现，部分海马向印-太交汇区发生反向扩散，从而加速了印太交汇区域海马的多样性形成

对于研究成果，林强不无自豪：“目前关于海马的研究，我们团队已经走在世界前列。以上成果也被评为《自然·通讯》“生态与进化”领域的top50亮点成果（Editors' Highlights），在杂志主页被重点推荐。”

关于海马的谜题还有很多很多。

为什么海马会呈现直立状态，为什么海马是少见的具有药理价值的鱼类？

科学家们，仍然在努力，希望早日找到答案，为海马多样性成因及其资源保护提供借鉴和依据。

海马，名为马，却是一种小小的鱼类

海马因其头部酷似马头而得名，但有趣的是，它却是一种奇特而珍贵的近岸浅海小型鱼类，隶属海龙目海龙科海马属，头与躯干成直角形，眼睛可以独立旋转，无腹鳍和尾鳍。雄性海马腹面有一个育儿囊，卵产于其内进行孵化。

海马全世界都有分布，但以热带种类数量较多。海马通常生活在沿海海藻丛生或岸礁多的海区，或附着于漂浮物上随波逐流，可用背鳍摆动直立游泳，以小型甲壳类为食。

中国沿海普遍有海马分布，共有十余个种类，常见种类为三斑海马、刺海马、日本海马、大海马等。目前我国人工养殖海马已获得成功。

来源 | 羊城晚报•羊城派

责编 | 王楠

审签 | 梁泽铭

实习生 | 李思运