这也太露骨了,但是真好看

今天的“露骨”，

先从下面几张图开始；

它们展现的大概是自然界最有趣的骨头，

长相可爱非凡；

但这些骨头均来自不方便描述的部位，

且人类不存在这种骨头，

它们是baculum，即阴茎骨。

图为地松鼠的阴茎骨。这种骨头并不与身体其他骨骼相连；不附着于身体骨架之上，而是悬挂在丁丁末端，平时藏在动物的肚子里，只有需要时才被推出来。

供图：PAULA STOCKLEY，CURRENT BIOLOGY



图为稻鼠与田鼠的阴茎骨。这种骨头最小长度以微米计，而最长的能以米为单位；比如海象的有0.6米长，倭黑猩猩的只有8毫米。

供图：PAULA STOCKLEY，CURRENT BIOLOGY



图为微米级的豆象科昆虫阴茎骨。人类没有这种骨头，关于这种骨头的作用之一，有种说法是：它能够伤害雌性，以使雌性短时间内无法与其他对象交配。

供图：PAULA STOCKLEY，CURRENT BIOLOGY

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上述图片让人大开眼界，
但自然之大，无奇不有，

细想想也就不足为奇；

其实，

无论动物骨骼多么千变万化，

大抵也跳不出这四大类：

外骨骼、内骨骼、

软骨内骨骼和流体静力骨骼。

下面才是真正“露骨”的东西，

我们来细读骨头的本质。

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全世界最硬的骨头不是龟壳，而是一种蜗牛，壳连子弹都打不穿，甚至被研究要制成防弹衣。它是蜗牛中的“钢铁侠” ——鳞角腹足蜗牛(Chrysomallon squamiferum)



印度洋2400米至2800米海底热液喷口附近的软体动物，腹足布满含铁的鳞片，并且拥有不寻常的三层富含铁且具有磁性的壳，丰富的矿产资源造就了鳞角腹足蜗牛一身完善铠甲。

摄影：David Shale

图源：morethanadodo.com

但这种蜗牛骨骼构造过于清奇——已知四种动物骨骼：内骨骼、软骨内骨骼、外骨骼、和流体静力骨骼，绝大部分骨骼构造都无法与其匹敌，但也绝对够用——

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刚柔并济内骨骼



内骨骼，常见于脊椎动物，包括哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类。这些结构中储存着重要物质：比如，钙可以为身体提供支撑，保护内脏器官，并通过骨骼肌实现运动；骨骼肌又通过肌腱附着在骨骼上；而关节是两根骨头连接的地方，为骨骼提供灵活性。



1890年拍摄的一张未知品种蜥蜴，X光片展示了它的内骨骼；这样的骨骼在大多数鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类中很普遍。

摄影：GEORGE EASTMAN HOUSE, EDER & VALENTA



飞鱼的内骨骼很特别，它们能够冲出海面滑翔数百米；除了能张开“翅膀”，飞行的关键还在于强大的脊柱和尾巴上布满的有力肌肉，使它们的尾巴像螺旋桨一样前后移动。

摄影：GINETTE VACHON



西肯塔基大学的生物学家、The Skeleton Revealed的作者Steve Huskey说，飞鱼是为了躲避敌人才会“飞”，因为它们天敌太多，肉质鲜美，被称作“海洋爆米花”。

本图来源：SCIENCE PHOTO LIBRARY

内骨骼的神奇之处在于，它能为了适应主人的生活方式而进化。例如，鸟类骨骼中充满了气囊，这不仅减轻了它们的负重，还有助于在飞行中吸收更多氧气。



大棕蝠（Eptesicus serotinus）的翼展超过30厘米，红色的部分是科学家借助了荧光、红色染剂和明胶。

摄影：MATTHEW GIRARD, UNIVERSITY OF KANSAS

“便携盔甲”外骨骼



外骨骼是保护节肢动物的坚硬外壳，比如昆虫、甲壳类动物和蜘蛛等；而外骨骼的最大“缺点”就是刚硬不柔韧。



生长在拉丁美洲和加勒比地区的大力神甲虫 (Dynastes Hercules) 有非常坚硬的外骨骼，雄性长着两个长长的角，用来争夺雌性；雌性也更青睐角较长的雄性，认为这是强壮健康的标志。

本图来源：AMNH.ORG



摄于1910年左右，大腹海马的X光照显示了它们美妙的外骨骼

摄影：EDWARD CHARLES LE GRICE, LE GRICE

甲壳是最漂亮的外骨骼之一，它可以保护贝壳、扇贝、螺等软体动物的安全。软体动物组织的外层被称为外套膜，能够分泌蛋白质和矿物质，形成独特的“骨骼庇护所”。



当龙虾变得越来越大时，必须脱壳；而新壳完全变硬需要几周时间，在此期间龙虾最为脆弱。

本图来源：LENSCLOUD

敏捷与轻便，软骨内骨骼



许多有内骨骼的脊椎动物、包括人类（如鼻子和耳朵），都有软骨；在发育早期，大多数哺乳动物胎儿都有软骨骨骼，它们会慢慢骨化成硬骨。软骨是一种强壮、灵活的组织；由于它们比一般骨头轻，所以可以让诸如鱼类等生物毫不费力获得更快速度。



这只板鳃亚纲 (Elasmobranchii)的背棘鳐 (Thornback ray)通体软骨

摄影：SCIENCE PHOTO LIBRARY

剑桥大学的科学家研究发现，虽然大多数海鱼都有骨头，但有些古老的鱼种——鲨鱼、鳐鱼和魟的骨骼完全由软骨构成；这些鱼的皮肤上还保留着被称为“真皮齿”的小尖鳞，与牙齿惊人相似。2017年的一项研究发现，一种鳐鱼的真皮齿起源于与牙齿相同的细胞，这是一种有纹理的鳞片，当它们排成一条直线时，这些鳞片减少了阻力，提高游泳速度。



长期以来，人们一直认为现代鲨鱼，是由尚未进化出骨骼的原始祖先进化而来的；而2015年，科学家宣布在3.8亿年前的鲨鱼化石中发现了骨细胞，这表明鲨鱼可能曾经有过骨头，但后来进化成了较轻的软骨。

本图来源：NEWSWEEK

流体静力骨骼，“骨了个寂寞”



流体静力骨骼，是无脊椎动物体内充满液体的圆柱或腔体，包括水母、扁虫、线虫和蚯蚓等环节动物。北卡罗莱纳大学的生物学家Bill Kier解答了流体静力骨骼的形成：肌肉和结缔组织在体内形成了坚硬的体壁，从而具有了骨骼的效用。



Bill Kier说，蚯蚓体腔充满玫瑰色的体液，本质上就像血液一样。它们的身体是分段的，这样就可以独立扩张和收缩肌肉，产生运动波，在地面上蠕动。

摄影：JOEL SARTORE

在2003年的一项研究中，Kier和同事Jennifer Taylor发现，在脆弱的脱壳期间，蓝蟹类体内的水压大大增加，这使蟹类像长出“流体静力骨骼”一般；大约三天后，新形成的外骨骼足够坚韧，蓝蟹体内也恢复原状。也就是说蓝蟹在它们处于脆弱状态时，可以从外骨骼切换到临时的流体静力骨骼状态。



图为脱壳期的蓝蟹

摄影：TYLER METCALFE

骨头也太神奇了吧！



一些脊椎动物，尤其是雄性动物的骨头居然会发光——



科学家发现有两个属的变色龙的骨头能发出荧光：睫变色龙（Brookesia superciliaris），它们有四层纤薄的皮肤，每层都含有不同的色素，能够帮助其改变体色。当科学家们用紫外线照射变色龙时，它们头骨上的骨疣发出了荧光，且荧光能够穿透皮肤。

摄影：DAVID PRÖTZEL



Brookesiathieli dorsal变色龙

摄影：DAVID PRÖTZEL

2021年Science Advance上的研究表明，4亿年前的鱼类骨头有“骨骼电池”作用，为史前鱼类提供长途旅行所需的矿物质；除了提高“续航能力”以外，骨骼还可以修复损伤，并为血液提供必要的营养物质——也就是说，现代的骨头有的能发光，4亿年前的骨头还带“电”。



生活在4亿年前的甲胄鱼假想图，它们发育出了第一块带有活细胞的骨骼，为鱼的肌肉提供关键矿物质，提高了“续航能力”。

插画：BRIAN ENGH

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