研究海龟的论文

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海龟

宠物们没有思想，没有高智商，到底是怎么分辨方向的呢？小编今天给大家揭秘，海龟在浩瀚的海洋里，是如何认路的。

两项新的研究揭示了动物是如何利用自身固有的" 指南针" 来识别方向的。研究人员发现迁徙的海龟是依靠地域性磁场引导它们在北大西洋中游动的。论文作者说，海龟通过沿着一个被称为北大西洋环流的循环流动系统确定自身的方位，避免了进入危险的寒冷水域中。来自美国佛罗里达州东部的海龟幼仔在一进入大海后，就开始漫长的迁徙。它们游向环绕着马尾藻海域的北大西洋环流，并用几年的时间沿着该环流游动。

科学家把海龟放置在一个大水缸中，水缸由计算机控制的线圈环绕着，以此来研究海龟幼仔对不同磁场的反应。

每个海龟身上装有一个电子跟踪仪，可以记录下海龟的位置。海龟可以通过改变它们游动的方向，对磁场中的某些变化做出反应。在另一项对赞比亚地下鼹鼠的研究中，捷克和德国的研究人员发现在名为上丘脑的大脑结构中有些神经细胞是这种动物生物" 指南针" 的一部分。这些细胞组对不同磁场方向会做出有选择性的反应。鼹鼠利用这些磁感觉信息合成了一幅它们周围环境的心理地形图，而其它的动物用不同感官信息来达到同样的地形图。

海龟的性别是由孵化时巢内的环境温度所决定。因为他们体内有一类转录因子是温度决定性别的基因会被温度影响。

地图海龟 Chelonia mydas Linnaeus 别名绿海龟，英文名 Green turtle 海龟 ：hǎi ɡuī 爬行纲，海龟科。长可达1米多。头顶有一对前额鳞。四肢如桨，前肢长于后肢，内侧指、趾各有一爪。头、颈和四肢不能缩入甲内。主要以海藻为食。生活在大西洋、太平洋和印度洋中，到陆地上产卵，孵出幼体。肉可食，脂肪可炼油。为国家二级保护动物。 海龟是龟鳖目海龟科的1种。因脂肪呈绿色，又称绿色龟。广布于大西洋、太平洋和印度洋。中国产的属于日本海龟，北起山东、南至北部湾近海均有分布。海龟上颌平出，下颌略向上钩曲，颚缘有锯齿状缺刻。前额鳞1对。背甲呈心形。盾片镶嵌排列。椎盾5片；肋盾每侧4片；缘盾每侧11片。四肢桨状。前肢长于后肢，内侧各具1爪。雄性尾长，达体长的二分之一。前肢的爪大而弯曲呈钩状。背甲橄榄色或棕褐色，杂以浅色斑纹；腹甲黄色。生活于近海上层。以鱼类、头足纲动物、甲壳动物以及海藻等为食。每年4～10月为繁殖季节,常在礁盘附近水面交尾，需3～4小时。雌性在夜间爬到岸边沙滩上，先用前肢挖一深度与体高相当的大坑，伏在坑内，再以后肢交替挖一口径20厘米、深50厘米左右的“卵坑”，在坑内产卵。产毕以砂覆盖，然后回到海中。每年产卵多次，每产91～157枚。卵白色，圆形，径41～43毫米，壳革质，韧软。孵化期50～70天. 海龟，这种海洋动物已在地球上生存了1亿多年。它们曾是生活在沼泽地带中的一种爬行动物，后来逐渐进化并适应了海洋里的生活。如今在世界上的热带和亚热带地区的海洋中，都有海龟生存，它们可以分为8个种类。海龟，是现今海洋中躯体最大的爬行动物，其中个体最大的要算是棱皮龟了。最大的，体长可达米，体重约100公斤，堪称海龟之王。 大多数海龟都具有迁徒的习性，从生育地到寻找食物的地方，往往要游很远的距离。在这一过程中，海龟表现出极为高超的导航能力。这是一个人们十分感兴趣的话题。可惜，至今还是一个谜。但是人们对此也有许多解释。有人认为，海龟有自己的“罗盘”，有自己的生物钟，白天能根据太阳的方位和高度定向，晚上靠天上的星星来导航。也有人认为，海龟对出生进第一次接触时的海水气味，有着惊人的记忆力，它就靠敏锐的嗅觉来辨别认归途。 海龟的大小，根据其种类和年龄而各不相同。海龟没有鱼一样的腮，必须经常浮出水面呼吸空气。海龟早已适应了海洋中的生活，不需要喝淡水，游泳时强劲有力，能够在水中潜游很长时间。 海龟是一种长寿的动物，体型巨大的种类可以活50年以上。海龟在成熟后，雌海龟和雄海龟的各自特征很不明显。雄海龟成熟时会长出长长的尾巴，并常常在鳍状的前肢上长出弯曲而延长的爪子。 每年的5－8月，是海龟的生殖季节，它们不远万里，漂洋过海回到它们生身的故土，爬到岸上，用后肢十分灵巧地挖好卵坑，把卵产在坑里，再用沙土埋好。海龟一次产卵50～200枚，卵的大小、形状很像乒乓球。 埋在沙坑里的龟卵，同样面临着各种各样的威胁——食肉动物的吞食、海水淹没和自然的侵蚀，还有一些无法孵化。在大约两个月的孵化期过后，小海龟弄破蛋壳，经过几天的努力爬到地面上。通常小龟总是在夜色下爬出沙巢的，在海水倒映的月光和星光的引导下，小海龟们本能地爬向大海。 无数的小海龟在沙堆上，被鸟类、蟹类和其他动物吞吃掉。一些幸存下来的海龟最终爬到海中，但它们将来的命运怎样？它们将到何处去？什么时候像它们的长辈那样回来继续完成繁衍后代的使命？这一切都深藏在浩森的海洋中不得而知了。

科学家们以前就曾发现，一些种类的爬行动物的性别与卵的发育环境温度有关，比如乌龟，较高的环境温度会使卵发育为雌性，较低的温度会使卵发育为雄性，但这类爬行动物究竟是如何在卵的发育过程中，将温度信息记录下来并转换为影响生理发育的一个因素的，一直还是一个未解之谜。

而就在最近，一篇刊登在 Science 杂志上的论文，揭示了乌龟性别发育与卵的发育环境温度间的具体影响机制。

对人来说，Y 染色体上的一个特定基因来决定机体在未来的发育方式，单个的某种信号很难能被用作决定机体是雄还是雌。虽然有的生物能像雄性果蝇那样，即使没有 Y 染色体也能正常发育，但如果乌龟想要将温度信号作为判定雌雄的关键，那这个信号就必须对 “乌龟的机体发育来说” 十分重要，并能以此触发机体的雌雄发育不同，但在这一点上，与表现相当温度的染色体机制相比，我们很难发现，温度是如何能帮助有些生物确定自己是雄还是雌。

因为在乌龟卵的发育过程中，由于孵化可能会在不同的季节发生，其所在的环境的温度在长期上是持续变化的。

从中等长度的时间过渡来看，乌龟卵发育环境的温度每天可能都会不同，而从较短的时间过渡来看，乌龟卵所能接收到的温度信号则是每天的早晚都会不一样（早上高，晚上低），虽然这种 “善变” 的温度信号，乍看起来根本没法帮助乌龟在发育过程中决定自己的性别。

但如果类比的话，这种判定方式确与人类的判定方式有相似之处，即都是让某种信号被 “决定动物性腺的细胞” 读取，然后再由该细胞将所读取的信息用于判定机体应该产生哪种生长激素。

那么海龟到底是如何记录并转换温度信息的呢？

研究人员们曾过去几年间对红耳滑龟（red-eared slider）进行研究，发现在实验精控的发育温度高于 30 摄氏度时，这种龟的卵会较易发育成雌性，而在温度低于 26 摄氏度时，它们则较易发育成雄性。

图｜红耳滑龟(来源：WIKI)

尽管生物判定自己是雄是雌的方法多种多样，但许多生物都在判定过程中使用一些核心基因，而这类核心基因中的一个就是“双性基因（doublesex）”。研究人员此前曾发现双性基因在果蝇的发育过程中扮演重要角色，但也在后来发现红耳滑龟的这种双性基因能促进雄性发育。

根据此前的研究，这种双性基因仅会在低温环境下才会被转化为蛋白质，这意味着它与无论是高温还是低温都会转换为蛋白质，但蛋白质仅会在低温或高温的环境下具有活性的 “温度传感器” 不同。

此次研究进一步探究了该类双性基因在红耳滑龟发育过程中起到的作用，并成功将目光锁定在了一种名为 Kdm6b 的基因上。虽然此前与 Kdm6b 有关的研究发现，其在哺乳动物体内的癌细胞和免疫细胞中有起到调控作用，但这并不能说明它也能影响乌龟的性别发育过程。

然而令人惊喜的是，研究人员们最终还是发现了乌龟的 “温度调节器” Stat3，Stat3 无论温度高低都能在性腺内转换为蛋白质，并在高温环境下有着“阻断机体向雄性发育” 的功能，使得机体更易发育为雌性，而无论发育环境的温度高低，阻断 Stat3 都会使机体丧失 “阻断机体向雄性发育” 的能力，进而发育为雄性。

研究发现，Stat3 蛋白与磷酸盐（phosphate）之间的关联是，Stat3 对温度做出响应的关键，在某些特定条件下，在含钙更多的细胞中，Stat3 更易被激活，而性腺中的钙含量随温度的变化而变化，如同龟能通过细胞的钙含量变化来记录温度变化，并将这一信息用于判定自己“是雄是雌”。

然而，尽管此项研究在探究龟的卵发育温度和性别间的联系上收获颇丰，但我们还无从得知，究竟是什么导致细胞能根据温度不同累积不同量的钙，最终发现龟类完整的发育过程图谱可能还需一段时间。

另外，这项研究目前看来在医学上并没什么潜在用途，在 “了解一种新的细胞转化环境因素信息，并永久决定机体发育方向的方法” 之外，龟的发育过程或许也能帮助我们在气候变化的今天更好地保护它们的栖息地。

稜皮龟科(Dermochelyidae)和海龟科(Cheloniidae)的海栖龟的统称。适应水生生活，四肢变成鳍状，利于游泳。一般仅在繁殖季节离水上岸。雌龟将卵产在掘于沙滩的洞穴中。稜皮龟(Dermochelyscoriacea)是现存龟类中最大的种类，长约公尺(7呎)，重约540公斤(1,200磅)。两个前鳍末端之间的跨距约公尺。最大体长可达3公尺，重约900公斤。背甲由骨板组成，覆以深褐色或稍黑的革质皮肤。背部有7条明显的纵稜，腹部有5条。栖于全球各海洋，长于游泳，杂食。在海洋里生存着8种海龟：棱皮龟、红头龟、玳瑁、橄榄绿鳞龟、大海龟、绿海龟、黑海龟（太平洋丽龟）和平背海龟。所有的海龟都被列为濒危动物。 由于雄性海龟和年幼的海龟不会上岸，我们很难知道生存在野外的海龟数量。海龟的数量计算一般是根据它们的孵化率。 研究显示，所有种类的幼海龟都不同程度的减少了。尤其是大海龟和棱皮龟，是所有海龟面临绝种危险最大的种类。数量最多的是橄榄绿鳞龟，几十万只到印度海岸筑巢。 绿色龟(Chelonia mydas)体大且重，背甲长约∼1公尺，体重约90∼140公斤。最大的体长约公尺，重375公斤。背甲宽而平滑，全身褐色或淡绿色，分布于全球各地沿海的温暖水域；主要取食海藻；并不像其他海龟有时上岸晒太阳。 蠵龟(Caretta caretta)大型，类似绿色龟，但头部较大。微红褐色或褐色，背甲长约∼公尺。大标本一般重约135公斤，但有近400公斤重的记载。据传其性情凶恶，肉食性，遍布全球各海洋。 玳瑁(Eretmochelys imbricata)体较小。其学名根据背甲上覆瓦状排列的骨板而定。遍布全球海洋温暖水域。爱寻衅，以动物和植物为食。甲长约40∼55公分(16∼22吋)，体重约13∼45公斤(29∼100磅)。 里达利龟属(Lepidochelys)是小型海龟，甲宽而圆。大西洋里达利龟(L. kempii)灰色，甲长约60∼79公分。产于墨西哥湾，偶见于墨西哥湾流，北至新英格兰，东至大不列颠和欧洲。这种龟俗称「杂种龟」，此名源于人们误认为大西洋里达利龟是绿色龟和蠵龟的后代。太平洋里达利龟(L. olivacea)栖于印度洋-太平洋区的温水区域。体大于大西洋的种类，略呈绿色，以动植物为食。