自然界中千奇百怪的乳汁

Natalie Angier

与大多数雌性苍蝇产卯孵化幼虫的方式不同，雌性舌蝇每次生育都会直接在体内孕育一只幼虫。9天后，当幼虫诞生时，其体型几乎与母蝇相当。

“对人类来说，这相当于生下了一个18岁的孩子。”美国加州大学戴维斯分校研究舌蝇的昆虫学家Geoffrey Attardo说，“如果解剖幼虫的消化道，就会发现其内部充满了母蝇的乳汁。”

无论是从营养学、生物化学还是免疫学的角度来讲，雌性舌蝇的乳汁都十分精妙——它从母蝇的血液中流出，继而在子宫内被发育中的幼蝇贪婪吞下。

而在对舌蝇乳汁的化学和遗传学分析中，Attardo团队惊讶地发现，它们的乳汁与哺乳动物乳腺的产物非常相似。“在蛋白质种类上，这种乳汁与哺乳动物的乳汁居然有着惊人、迷人的重叠。”

随后，研究人员又在一系列没有乳腺的动物（如无脊椎动物中的蜘蛛、蟑螂和埋葬甲虫，脊稚动物中的大白鲨、雄性帝企鹅和雄雌火烈鸟）中发现了能发挥母乳作用的物质。

乳汁中的高蛋白

部分科学家追溯了哺乳动物哺乳行为的进化过程后得出结论：哺乳行为的出现并不是为了方便喂养幼崽，而是为了帮助我们的卵生祖先更好地在干燥的陆地上使用有限的水。

还有一些科学家正试图从包含了全世界5500多种哺乳动物的样本中寻找并理解乳汁成分的差异。他们已经发现，一些奇特的哺乳动物的需求与它们的乳汁成分之间有着令人信服的一致性。

例如美國史密森尼国家动物园的哺乳行为研究者Michael Power（《乳汁：哺乳生物学》作者之一）检测了九带犰徐的乳汁后，发现其中的成分相较于其他哺乳动物的乳汁具有更高浓度的钙、磷以及更高的蛋白质含量。“蛋白质含量高得惊人，占比远超乳汁中的其他成分。”

而这仲更高的矿物质含量也是有道理的。Power指出：“因为犰狳会长出骨质的甲壳，所以幼崽需要大量的钙和磷。”

但是该如何解释乳汁中高含量的蛋白质呢？研究人员认为这和化学反应有关：如果直接向大多数哺乳动物的乳汁中加入大量钙和磷，这些矿物质就会结合在一起形成不溶的磷酸盐化合物。

“这些物质会卡在乳腺里，永远无法到达幼崽体内。”Power说，“解决方案就是加入额外剂量的酪蛋白，将矿物质结合成紧密、可用的纳米团簇。如果要为幼崽提供高钙、高磷的乳汁，就必须保证它同时也富含高蛋白，因为蛋白质可成为运输钙、磷的载体。”

代价高昂的哺乳期

史密森尼学会的名誉研究员Olav Oftedal及同事曾经试图估算黑熊幼崽在巢穴中接受哺乳时乳汁的消耗速率，却意外地在母熊的血液和乳汁中发现了用同位素标记的水样，而这是他们在实验早期提供给幼崽的水样。

“这些同位素只会通过一种方式进入母乳。母熊在哺乳期时不会外出觅食，但会吞下幼崽的排泄物，随后这些排泄物中的水便出现在乳汁中。”Oftedal表示。

部分生物学家认为，不应该随意使用“乳汁”这个词，一些哺乳动物学家也将“乳汁”限定为哺乳动物特有的乳腺分泌出的液体。

但也有很多科学家认为，任何由亲代合成或高度加工，且为后代生存必需的物质，都可称之为“乳汁”。按照这个标准，仅仅是父母帮助幼崽预消化的食物可能就不算“乳汁”了，但如果父母向食物中额外添加了某些必需成分，那么反刍的食物就可以被视为一种“乳汁”。

德国拜罗伊特大学的sandra Steiger及其同事最近报道了一种双亲共同养育后代的埋葬虫（Nicrophorus Orbicollis），它身长1英寸（2.54厘米），长有美丽的橙色、黑色的条纹。甲虫父母会先吃一些腐肉，将腐肉预消化，当后代用前腿轻拍它的嘴时，就将这一小块腐肉送到幼虫的嘴里。

“这种喂养方式就像是亲吻。”Steiger说，“相比于喂食的肉，这种接触交流本身更重要，因为父母口腔中的液体对小甲虫的生存起着至关重要的作用。”

Steiger的研究团队证实，如果改为仅仅给小甲虫喂食预消化的腐肉，这些幼崽虽然能暂时养活自己，但几乎都会在蛹化之前死亡;只有获得混入亲代口腔液体后喂食的食物，小甲虫才能茁壮成长。

研究人员尚未分析过这种巧克力色“甲虫奶”的成分，但Steiger清测.这种含有父母口腔液体的“乳汁”，能够为幼虫提供畅道微生物、抗体、消化酶和其他消化腐肉必需的物质。

无论对哪个物种而言，哺乳的代价都是昂贵的。

火烈鸟是为数不多可向幼鸟产奶的鸟类，而产奶行为会使它们逐渐褪去身上昕有的颜色。

雄雌火烈鸟共同筑巢，孵化一个鸟蛋。当蛋孵化时，亲鸟会产出丰富的嗉囊乳（雄雌火烈鸟都会承担这一哺乳义务）.在随后长达九个月的时间里，火烈鸟幼鸟将以此为食。幼鸟乞食发出的声音会刺激亲鸟大脑释放催乳素（与帮助人类哺乳的催乳素是同一种），催乳素的释放反过来又会促使父母喉咙底部的嗉囊中的细胞膨胀并分泌神奇的乳汁。

哺乳行为的起源可以以追溯到3亿多年前，这甚至比哺乳动物出现的时问早了1亿年。

火烈鸟乳汁的蛋白质、脂肪含量比哺乳动物的乳汁更丰富。“它们的乳汁甚至具有白干酪的稠度。”英国埃克塞特大学的火烈鸟研究者Paul Rose说，“这些乳汁甚至还是亮粉色的。亲鸟在乳汁中加入了和火烈鸟羽毛颜色相同的类胡萝卜素，它可以作为一种抗氧化剂，促进幼鸟健康、快速成长。”

几个月的哺乳期内。亲鸟必须逐步提高乳汁产量，以满足幼鸟不断增长的需求。当小火烈鸟接近成年，身体健壮、泛着红色时，它的父母则会看起来消瘦而憔悴，曾经紫红色的羽毛也会褪成白色。

“它们所有的能量，所有的粉色色素。都进入了嗦囊乳汁中，”Rose说，“喂养火烈鸟幼崽是一项非常耗费精力的工作。”

如何解释这种喂养方式的必要性.为什么火烈鸟不能像许多其他鸟类那样，简单地以甲虫和苍蝇为幼崽提供食物呢？Rose将这种做法归因于火烈鸟独特的觅食方式。同时这也是为了适应这种觅食方式必需的口器——就像长须鲸一样，火烈鸟也是滤食性动物，它们独特而弯曲的喙就像精心制作的筛子。火烈鸟幼鸟从出生时的直喙到变厚、变弯需要时间.而掌握滤食方式需要更长时间的练习，因此它们在初期必须依靠父母的“乳汁”生存。

必不可少的抗菌剂

以前科学家认为，只有在哺乳动物中，所有的成员才会哺育幼崽。然而演化生物学家现在发现，哺乳行为的起源可以追溯到3亿多年前，这甚至比哺乳动物出现的时间早了1亿年。

目前学界普遍认同现代哺乳动物的祖先产一种多孔的薄壳蛋，现生的蜥蜴、蛇和单孔类哺乳动物（例如鸭嘴兽）都会产这种蛋。与拥有钙化硬壳的鸟蛋相比，薄壳蛋有被风干的危险，因此现代蛇和蜥蜴通常需要在相对潮湿的环境下产卵。

在进化过程中，我们古老的祖先偶然发现了相比于局限在特定环境产卵，有一个更自由的解决方案：把自己变成一个水罐，这样就可以自由选择产卵的场所了。

“乳汁最初的功能可能是为放在干燥地表上的薄壳蛋提供水分。”爱达荷大学的哺乳动物专家Amy Skibien兑。在这个场景中，哺乳动物的祖先通过胸部的毛孔将液体滴到卵上，而乳头出现的时间则要晚得多。

薄壳蛋也有被微生物侵入的危险。遗传学研究表明，最早的薄壳蛋水合液中含有抗病原体成分，它不仅具有保湿功能，还有清洁作用。

那么为什么不在蛋孵化之后继续“浇水”，让这些液体进入幼崽的食物中，以保证幼崽的存活率呢？因为，一旦这种靠分泌來养育后代的方式在早期哺乳动物中固定下来，乳汁就很快变得多样化了，乳汁成分的具体配方就由需求、饮食和所属类群所决定。

比如冠海豹能在迅速缩小的浮冰上哺育幼崽，仅4天，幼仔的体重就能翻倍。这就缘于海豹乳汁的脂肪含量超过60%。是脂肪含量最高的哺乳动物乳汁。

而在脂质天平的另一端，犀牛乳汁的脂肪含量仅为2%，无论是外观还是气味都像极了脱脂牛奶。

大象乳汁的含水量更低，就像是冰激凌的味道;狮子的乳汁则没有明显的气味，与大多数食肉动物的乳汁一样，含糖量低——这些肉食者的幼崽天生就能有效地将乳汁中的蛋白质和脂肪转化成葡萄糖。

相比之下，人类的母乳则非常甜。人类乳汁中储的数量和种类超过了其他类人猿。Power指出，如此丰富的糖并不如一些人所说的那样用来构建我们大脑，而是因为我们需要糖的抗菌能力来帮助幼崽应对农业革命后遇到的新病原体。幸运的是，我们的母乳成功应对了这个新的挑战。