动物王国中总不乏有趣的求偶和交配仪式。从“三叶虫“决斗”争夺配偶”到长颈鹿重要的闻尿仪式,繁衍后代是件大事。赢得配偶也是如此。
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科学家们首次发现了成年雄性猛犸象经历过一种名为发情的事件的直接证据。发情(Musth)源自印地语和乌尔都语,意为“陶醉”,对于像成年大象这样的巨型哺乳动物而言,这是一个由睾酮驱动的事件,男性性激素激增,对敌对雄性的攻击性增强。
这项于5月3日在线发表在《自然》杂志上的研究发现,证据表明睾酮水平被记录在活体大象和猛犸象象牙的生长层中。在活着的雄性大象中,血液和尿液检测可以识别升高的睾酮水平,但对于灭绝亲戚的发情期战斗,则只能从由睾酮驱动的战斗所造成的化石后果推断,例如象牙尖端碎片和骨骼损伤。
在这项研究中,一个国际研究团队报告称,在一颗保存在永久冻土中的猛犸象象牙中发现了每年都会发生的睾酮激增(最高可达基线水平的10倍)。
该团队对来自博茨瓦纳的一头成年非洲公象和两头成年猛犸象的象牙进行了采样:一头生活在33000多年前的西伯利亚的雄性,以及一头约5597岁的雌性,它是在弗兰格尔岛上发现的。这个北冰洋岛屿曾与西伯利亚东北部相连,是猛犸象一直生存到约4000年前的最后一个地方。
“这项研究将牙本质确定为某些激素的一个有用储存库,并为古内分泌学这一发展中领域的进一步发展奠定了基础,”论文合著者、密歇根大学古生物学博物馆的古生物学家Michael Cherney在一份声明中说。“除了在动物学和古生物学中广泛应用外,牙齿激素记录还可以支持医学、法医和考古学研究。”
激素是帮助调节生理和行为的信号分子。雄性脊椎动物中的睾酮属于类固醇激素。睾酮在血液中循环,并积聚在各种组织中。
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据作者称,他们的发现表明,牙齿中的类固醇记录可以为科学家提供有意义的生物学信息,这些信息甚至可以保存数千年。
“象牙在重建猛犸象生命史的某些方面方面尤其有潜力,因为它们通过牙本质层记录了个体一生中的生长情况,”论文合著者、密歇根大学古生物学博物馆馆长Daniel Fisher在一份声明中说。“由于发情期与现代大象显著升高的睾酮水平有关,因此它为评估利用保存在象牙生长记录中的激素来研究内分泌生理学的时间变化的可行性提供了一个起点。”
他们利用CT扫描来寻找象牙深处的年度生长增量,就像年轮一样。现代大象和古代猛犸象的象牙是拉长的上门齿,并且只能保留睾酮和其他类固醇激素的痕迹。这些化学物质都包含在牙本质中,牙本质是牙齿内部构成部分的矿化组织。
这项研究还需要新的方法来从象牙牙本质中提取类固醇,并使用质谱仪。质谱仪通过按质量和电荷对存在的离子进行分类来识别化学物质。
“我们为人类血液和唾液样本开发了类固醇质谱方法,并广泛用于临床研究。但做梦也想不到我们会用这些技术来探索‘古内分泌学’,”论文合著者、密歇根大学内分泌学家Rich Auchus在一份声明中说。
这些结果和新的测量技术可能会在现代和史前背景下进一步推动研究生殖内分泌学、生命史甚至疾病模式的新方法。