“先有雞還是先有蛋”是一個古老的謎題，但其實從動物生殖方式演化的角度，這個問題并不難回答。幾乎可以肯定，卵生出現(xiàn)在胎生之前，也就是現(xiàn)有“蛋”后有“雞”;5億年前生活在海洋中的盾皮魚被認為是所有陸地脊椎動物的祖先，它們似乎已經(jīng)會產(chǎn)卵了。但是，接下來的故事卻遠沒有這么簡單。

　　在漫長的演化過程中，大自然只給出了兩種讓新生動物來到這個世界的方式。要么是母體產(chǎn)下一個卵，讓后代在孵出之前在卵內(nèi)繼續(xù)生長;要么新個體一直呆在母親體內(nèi)，直到長成一個更完整的幼體。從這里開始，就有了真正的基本分歧。

　　卵生和胎生之間有著嚴(yán)格的生殖二分法，這其中有什么原始的原因嗎?胎生是什么時候出現(xiàn)的?為什么會演化出胎生?在的研究中，科學(xué)家正在對這些問題展開探索，試圖了解有性生殖的巨大復(fù)雜性和可變性。他們的研究對象就包括一種既能卵生又能胎生的蜥蜴。

　　一種策略選擇

　　早期雌性動物的產(chǎn)卵方式相當(dāng)于向環(huán)境中釋放卵子，通常是一次數(shù)千枚。雄性釋放的精子會以隨機的方式使其中一部分卵子受精，形成的胚胎將在充滿敵意的環(huán)境中生存，直至孵化。許多生物，尤其是小型、簡單的生物，現(xiàn)在仍然在以這種方式繁殖。

　　但隨著動物變得越來越復(fù)雜，脊椎動物——包括許多兩棲動物、爬行動物甚至一些魚類(如鯊魚)——轉(zhuǎn)向了一種不那么冒險的策略：體內(nèi)受精。通過這種方式，雌性可以確保更高比例的卵子受精，它們也可以更有選擇性地與雄性交配。胚胎可以在母親體內(nèi)安全發(fā)育，直到母親最終將其釋放到一個保護性的殼內(nèi)。

　　胎生的演化更晚，而且不止一次。僅在爬行動物中，這種生殖方式就至少演化了121次。盡管科學(xué)家并不確切知道第一只從母體出生的活體動物出現(xiàn)在什么時候，但他們已經(jīng)了解是什么力量推動了卵生到胎生的轉(zhuǎn)變，以及在此之前的演化步驟。

　　當(dāng)然，這兩種生殖方式都能完成繁衍后代的工作，但它們的優(yōu)點和難點卻截然不同。很關(guān)鍵的一點是，采取卵生方式的雌性動物可以更早地從身體上擺脫后代。例如，鳥類從未演化出胎生能力，這可能是因為它們無法承受在懷孕期間飛行的能量成本。產(chǎn)卵動物通常一次能產(chǎn)下更多的后代，因為母親的體型大小不再是限制因素。這種優(yōu)勢可能部分抵消了讓卵暴露在惡劣環(huán)境(包括捕食者和天氣等因素)中的風(fēng)險。

　　另一方面，胎生的雌性動物可以為胚胎提供“居所”，使它們在更長時間內(nèi)免受捕食者和環(huán)境危險的傷害。但這么做也會使母親在自擔(dān)風(fēng)險：懷孕使它們面臨更多的捕食威脅，胚胎本身也會對它們的生命造成危險。“胚胎中有一部分是外來的，它的組織會侵入母體的組織，這有點讓人細思極恐。在懷孕期間，母親會像走鋼絲一樣保持平衡，在將能量和物質(zhì)資源轉(zhuǎn)移給“外來生物”的同時確保自己的健康。

　　因此，卵生和胎生的主要區(qū)別就在于母親應(yīng)該在什么時候產(chǎn)出胚胎的演化策略。如果很早就產(chǎn)出胚胎，那它就是卵生動物;如果很晚才產(chǎn)出胚胎，那它就是胎生動物。例如，大多數(shù)爬行動物會在發(fā)育過程約三分之一的時候產(chǎn)出胚胎。

　　在真正的卵生和胎生之間，有很多可能的產(chǎn)出胚胎時間，但這么做可能是不利的，我們稱之為“適應(yīng)性谷底”。試圖在“適應(yīng)性谷底”的某處生出后代的動物可能會承擔(dān)卵生和胎生的所有風(fēng)險，且得不到二者的好處，從演化的角度來看，這是非常不利的。

　　值得一提的是，有袋動物找到了一種新的方法來平衡這些風(fēng)險：它們生下的幼崽在未成熟時實際上就是胎兒，但隨后它們在母親的育兒袋內(nèi)完成發(fā)育。通過這種方式，母親可以為脆弱的后代提供保護，使其發(fā)育到一定大小，而不需要在體內(nèi)容納一個發(fā)育完全的新生兒。

　　適合雄性的溫度

　　科學(xué)家們?nèi)栽谘芯窟@些生殖策略的發(fā)展限制和要求。以蛋殼的厚度為例，由于氧氣必須通過母親的血液進入卵子，因此在產(chǎn)卵之前，薄殼是有利的。然而在產(chǎn)卵之后，更厚的外殼有助于抵御外部世界的捕食者。那么，如果產(chǎn)卵太早，蛋殼可能太薄而不能存活;而如果產(chǎn)卵太晚，則蛋殼可能太厚而不能滿足胚胎指數(shù)生長時的氧氣需求。這中間的平衡非常微妙。

　　在2009年發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上的一篇論文中指出，在一個物種能夠演化出胎生之前，它可能必須先演化出從基因上決定后代性別的能力。許多生物的性別是間接決定的，取決于環(huán)境因素，尤其是溫度。不同的溫度可以決定胚胎發(fā)育成雄性還是雌性。研究顯示，利用基因來決定性別與胎生之間有很強的統(tǒng)計相關(guān)性。這是生物學(xué)家通過觀察所得出的結(jié)論，但尚未經(jīng)過嚴(yán)格的驗證。

　　海龜就是一個這樣的例子。它們在陸地上幾乎不能移動，但仍然會到海灘上產(chǎn)卵。如果它們把所有的卵都產(chǎn)在水里，那就不太可能得到多變的性別比例，因為海水里的溫度梯度比在陸地上小得多。

　　然而，一旦一個海洋物種演化出了通過基因決定性別的能力，它就不再需要冒險回到陸地上，而是能夠完全適應(yīng)水生生活。沒有了在陸地上行動和筑巢的需要，每一個類群都演化出了對遠洋生活方式的極端身體適應(yīng)，比如魚龍(一類史前海洋爬行動物)的扁形尾巴、背鰭和翅膀狀的四肢。

　　科學(xué)家一開始認為魚龍的爬行類祖先只有在從陸地遷移到海洋之后，才有可能演化出胎生。但一具2億4800萬年前的化石的發(fā)現(xiàn)改變了這一切。在2014年發(fā)表的一篇論文中，研究人員描述了一具在分娩時死亡的魚龍化石。令人驚訝的是，化石精準(zhǔn)保留了新生幼體頭朝下從母親骨盆里出來的時刻。這種情況說明：大多數(shù)胎生海洋爬行動物出生時都是尾巴先長出來的，這樣它們就可以在分娩過程中繼續(xù)從母親那里吸收氧氣;而頭先出來的姿勢表明魚龍從更古老的陸地祖先那里繼承了胎生方式。因此，陸地上的爬行動物可能在至少2.5億年的時間里一直以胎生繁衍后代，盡管在陸地上發(fā)現(xiàn)的最古老胎生化石并沒有那么久遠。

　　卵生、胎生或兼而有之

　　對于一個物種來說，胎生或卵生似乎是明確的非此即彼的選擇，但令人驚訝的是，情況并非總是如此。澳大利亞有一種蜥蜴：三趾石龍子(Saiphos equalis)。這種蜥蜴是少數(shù)幾種“雙生殖”物種之一，其顯著特點是既能產(chǎn)卵，又能胎生。其他一些蜥蜴物種通常會在不同的環(huán)境下這么做，但在實驗室里，研究人員觀察到一只三趾石龍子產(chǎn)下的同一胎中，包括了三枚卵和一只活的幼體。這讓科學(xué)家完全驚呆了!

　　近日，研究人員描述了卵生與胎生蜥蜴母體在基因表達上的差異。在一個物種中，攜卵的雌性和未攜卵的雌性之間有成千上萬個基因表達差異，這是因為在子宮孕育卵子的時候，某些基因會被激活。同樣的情況也發(fā)生在孕育胚胎的母體子宮中。關(guān)鍵在于，兩種情況下被激活的特定基因是非常不同的。

　　但是在三趾石龍子中，當(dāng)母體制造卵子時激活的許多基因，同樣也會在攜帶胚胎的母體內(nèi)被激活。這一發(fā)現(xiàn)表明，這種蜥蜴正處于卵生和胎生之間的過渡狀態(tài)。

　　這種蜥蜴最終將演化成什么樣的生殖方式，目前還無法確定。演化是一個隨機的過程，并不是被指導(dǎo)的，隨著環(huán)境的變化，它可能會改變選擇的方向，并走上另一條路。

　　在演化生物學(xué)領(lǐng)域中，三趾石龍子可能會從胎生回到卵生的觀點，可以說是一個相對較新的進展。20年前，科學(xué)家認為卵生很難或者說不可能重新演化。但從三趾石龍子之后，越來越多的研究表明，這種情況可能相當(dāng)普遍。近期對物種間遺傳關(guān)系的分析顯示，某些卵生動物與另一些胎生動物在演化樹中上有著很深的關(guān)聯(lián)。

　　是哪些基因工具使胎生成為可能?胎生有什么基本規(guī)則嗎?胎生在演化過程中是否使用了相同的基因指令?不同的物種會有相同的問題嗎?

　　在尋找答案的過程中，三趾石龍子并不是可供研究的一種奇特生物。海馬是目前已知雄性會懷孕的動物：雌性海馬會將自己的卵子轉(zhuǎn)移到伴侶的育兒袋內(nèi)，在那里受精和發(fā)育。對海馬的研究表明，雄性海馬激活的基因與其他許多物種的雌性胎生時激活的基因相同，這一點值得注意。

　　現(xiàn)在研究的目的在討論的是不同的性別，是完全不同的組織，是這種特征在完全不同的物種中演化出來，而且相隔數(shù)百萬年，這就像這些驚人的自然重復(fù)演化實驗已經(jīng)進行了數(shù)百萬年。