这一发现是在为开放脊椎动物计划(openVertebrate program)对博物馆标本进行常规 CT 扫描时发现的,该计划旨在为研究人员、教育工作者和艺术家提供脊椎动物的 3D 模型。共同作者、佛罗里达自然历史博物馆数字成像实验室主任爱德华-斯坦利(Edward Stanley)说:"我当时正在扫描耶鲁大学皮博迪博物馆(Yale Peabody Museum)的一个小鼠标本,它的尾巴看起来颜色异常深。"
刺鼠的尾巴皮下有一种叫做 "骨膜 "的骨板,当动物受到攻击时,骨板就会脱落,使它们能够迅速逃走。图片来源:Edward Stanley 拍摄
他最初认为变色是标本保存过程中出现的瑕疵造成的。但几天后,当他对 X 光片进行分析时,斯坦利发现了一个他非常熟悉的明显特征。
德国生物学家约亨-尼特哈默(Jochen Niethammer)以前至少观察到过一次刺鼠的骨膜,他在 1975 年发表的一篇文章中将刺鼠的骨膜结构与中世纪的石雕相提并论。尼特哈默正确地将骨板解释为一种骨骼,但他从未对最初的观察结果采取后续行动,几十年来这一群体一直被忽视--直到科学家发现了刺鼠的另一个看似无关的奇特现象。
2012 年的一项研究表明,刺鼠可以完全再生受伤的组织而不留疤痕,这种能力在爬行动物和无脊椎动物中很常见,但在哺乳动物中却鲜为人知。它们的皮肤也特别脆弱,撕裂时所需的力量仅为普通小鼠皮肤的四分之一,但刺鼠的愈合速度是普通小鼠的两倍。
希望找到人类组织再生模型的研究人员已经开始绘制赋予刺鼠超凡愈合能力的遗传途径图。马尔科姆-马登(Malcolm Maden)就是其中一位研究人员,他的实验室就在斯坦利办公室对面的大楼里。他是佛罗里达大学的生物学教授,也是这项研究的第一作者。
马登和他的同事分析了刺鼠骨膜的发育过程,证实它们实际上与犰狳的骨膜相似,但很可能是独立进化而来的。骨膜也有别于穿山甲的鳞片或刺猬和豪猪的绒毛,它们由角蛋白组成,而角蛋白与构成毛发、皮肤和指甲的组织相同。
刺鼠有四个属,都属于去甲亚科。然而,除了它们的 DNA 和牙齿形状有可能相似之外,科学家们一直无法找到该亚科物种的一个共同特征来将它们与其他啮齿类动物区分开来。
斯坦利怀疑它们的区别可能只是表象,于是又扫描了所有四个属的博物馆标本。他发现,每一种刺鼠的尾巴都覆盖着相同的骨鞘。二刺鼠科的近亲--沙鼠则没有骨膜,这意味着这一特征很可能只进化了一次,即在过去互不相同的刺鼠的祖先身上。
骨膜在该类群中无处不在,这表明它们具有重要的保护功能。然而,由于刺鼠的另一个特殊属性,这种功能并没有立即显现出来: 它们的尾巴非常容易脱落。在某些棘鼠物种中,尾巴脱落的现象非常普遍,在野外,特定种群中几乎有一半的个体都没有尾巴。
斯坦利说:"这真是让人大跌眼镜。刺鼠的尾巴可以脱皮,这意味着外层的皮会脱落,留下肌肉和骨头。发生这种情况时,个体往往会咬掉尾巴的剩余部分。"
尽管它们有再生能力,但脱尾这种把戏刺鼠只能表演一次。与某些蜥蜴不同,它们不能再生尾巴,而且尾巴的每个部分都不容易分离。
为了弄清为什么啮齿类动物对保留自己的尾巴似乎并不情愿,却要费尽周折给尾巴穿上盔甲,作者转而研究了马达加斯加的一群同样古怪的鱼形壁虎。大多数壁虎都没有骨膜,但正如它们的名字所暗示的那样,鱼纹壁虎身上覆盖着薄而重叠的骨板,就像刺鼠一样,它们的皮肤非常脆弱,一有风吹草动就会脱落。