研究揭示海馬“雄性懷孕”的演化奧秘 | 科技前線

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

近日，中國科學院南海海洋研究所等研究團隊，揭開了海龍科魚類“雄性懷孕”背后的奇妙機制。

▲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入育兒袋中，由雄性完成受精，隨后便開始了為期數周的“孕爸”生涯。育兒袋不僅可以保護胚胎，還能輸送氧氣和養分，調節滲透壓，甚至提供免疫保護——功能上可以和哺乳動物的子宮相媲美。

研究團隊通過先進的單細胞測序技術，分析了育兒袋在七個發育階段的變化，發現了一類具有干細胞潛能的“育兒袋上皮祖細胞”。這些細胞在雄性激素的調控下，協同膠原蛋白等基因，促使育兒袋形成。

更有趣的是，科學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，雄激素及其調控的育兒袋上皮祖細胞是激活育兒袋器官形成的關鍵開關。

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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“雄性懷孕”，海馬育兒袋內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”結構。

研究人員還發現了一類“類滋養層細胞”，它們的功能和基因表達方式與哺乳動物胎盤中的滋養層細胞高度相似。海馬還演化出一些關鍵新基因（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，海馬爸爸還發展出一套“非foxp3依賴”的免疫耐受機制，避免將胚胎當作“異物”排斥——這保證了“父孕”過程順利進行。

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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。研究發現，這一結構的演化起點可能是一種特化的表皮細胞，最初只是幫助粘性卵附著在雄性身體表面。

隨著時間推移，這類細胞逐漸招募更多功能相似的細胞群，并演化出新的基因，最終共同驅動了育兒袋結構復雜化和功能多樣性。

這項研究不僅揭示了“雄性懷孕”這一獨特生物現象背后的細胞與分子機制，也為我們理解脊椎動物從“卵生”到“胎生”的演化規律提供了新視角。海馬“超級奶爸”的傳奇，生動展現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：中國科學院南海海洋研究所

責任編輯：曹旸