研究揭示海马“雄性怀孕”的演化奥秘

在大多数动物世界里，怀孕生子似乎是妈妈们的“专利”。然而，大自然永远在创造惊喜。在蔚蓝的海洋深处，海马及其近亲海龙，正在上演一场颠覆认知的生育革命——在这里，承担怀孕重任的，是雄性。

近日，中国科学院南海海洋研究所等研究团队，揭开了海龙科鱼类“雄性怀孕”背后的奇妙机制。

海马爸爸之所以能怀孕，是因为它们身上长有一个特殊的“育儿袋”。雌海马将成熟的卵子产入育儿袋中，由雄性完成受精，随后便开始了为期数周的“孕爸”生涯。育儿袋不仅可以保护胚胎，还能输送氧气和养分，调节渗透压，甚至提供免疫保护——功能上可以和哺乳动物的子宫相媲美。

研究团队通过先进的单细胞测序技术，分析了育儿袋在七个发育阶段的变化，发现了一类具有干细胞潜能的“育儿袋上皮祖细胞”。这些细胞在雄性激素的调控下，协同胶原蛋白等基因，促使育儿袋形成。更有趣的是，科学家给雌性海马注射雄激素后，它们竟然也长出了育儿袋。这说明，雄激素及其调控的育儿袋上皮祖细胞是激活育儿袋器官形成的关键开关。海马雄性怀孕是自然界“趋同演化”的完美例证——为顺利实现“雄性怀孕”，海马育儿袋内皮层在妊娠初期会显著增厚，形成类似哺乳动物胎盘的“胎盘”结构。

研究人员还发现了一类“类滋养层细胞”，它们的功能和基因表达方式与哺乳动物胎盘中的滋养层细胞高度相似。海马还演化出一些关键新基因（例如sp-chia和pastn），它们在类胎盘形成过程中扮演重要角色。同时，海马爸爸还发展出一套“非foxp3依赖”的免疫耐受机制，避免将胚胎当作“异物”排斥——这保证了“父孕”过程顺利进行。

研究还比较了不同海龙科物种的育儿袋类型——有的开放，有的半封闭，有的完全封闭。研究发现，这一结构的演化起点可能是一种特化的表皮细胞，最初只是帮助粘性卵附着在雄性身体表面。随着时间推移，这类细胞逐渐招募更多功能相似的细胞群，并演化出新的基因，最终共同驱动了育儿袋结构复杂化和功能多样性。

这项研究不仅揭示了“雄性怀孕”这一独特生物现象背后的细胞与分子机制，也为我们理解脊椎动物从“卵生”到“胎生”的演化规律提供了新视角。海马“超级奶爸”的传奇，生动展现了生命演化的无限可能。

相关研究成果发表在《自然-生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。

雄激素诱导海马育儿袋发生的细胞及遗传调控机制