跳蚤蟾蜍(实际是青蛙)身长仅七毫米，是地球上最小的脊椎动物之一。尽管它们的体型极小，但它们的器官和功能几乎与大千倍的动物无异。尽管自然界中存在许多极端小型化的例子，但这些生物是如何变得如此之小仍是一个科学谜题。如今，哥本哈根大学的一位研究人员获得了来自欧洲研究委员会 (ERC) 的 1100 万丹麦克朗（约合 150 万欧元）的资助，致力于揭开这一现象的真相。
要想形象地描述这些世界上最小的脊椎动物的大小可能有些困难，但将它们与日常物品进行比较有时能有所帮助。例如，一支百乐圆珠笔就远远超过了许多所谓最小的青蛙、鱼类、蝾螈、蜥蜴、鸟类和哺乳动物的体型。这些动物本质上拥有与它们体型大得多的亲戚和祖先相同的感官和器官，只是缩小到了一个极小的“包装”里。
跳蚤蟾蜍和智能手机有什么共同点？尽管它们的内部结构已经极端缩小，但它们的器官和组成部分与大得多的动物（或电脑）并无二致，依然能够装进它们的小小的“身体”中。在技术方面，我们早已习惯于随着创新步伐的加快，设备越来越小。然而，极少有人考虑到动物也能微型化——它们能够在变得更小的同时，保持与大得多的动物相同的器官、感官和行为功能，这一现象在自然界中随处可见。
跳蚤蟾蜍、侏儒虾虎鱼和大黄蜂蝙蝠只是通过进化过程缩小体型的脊椎动物中的一部分例子，但究竟在脊椎动物内部，特别是在基因层面上，发生了什么，导致了这些物种进化成如此小的体型？是否真的存在阻碍最小脊椎动物变得更小的因素？
这些都是来自丹麦自然历史博物馆的 Mark D. Scherz 博士在未来五年内将通过 ERC 资助进行的研究所要探讨的问题。这项研究的资助金额达 1100 万丹麦克朗（约合 150 万欧元）。
Scherz 表示：“大型动物往往更容易吸引我们的注意力，但我同样认为，自然界如何成功地将所有相同的器官微缩到不到一厘米长的青蛙体内是一个令人着迷的问题。我们现在对这一过程知之甚少，我希望能改变这种情况。”
自然界科技板块
自其诞生以来，技术产业逐渐缩小手机和电脑中晶体管的尺寸，以便容纳更多晶体管并提升性能。同样，科学家们认为，极端微型化通常与自然界的创新和进化相关，但尚未完全理解这一过程。
新的研究项目 GEMINI（脊椎动物微型化的基因组学，Genomics of Miniaturisation in Vertebrates）旨在确定脊椎动物微型化时 DNA 中发生的具体变化。该项目将为动物微型化时的基因组变化提供一种遗传模板。
Scherz 博士表示：“在多项独立研究中，研究了微型化动物的基因组后发现，一种类似‘清理和创新’的过程会发生，使基因组变得更小。这种变化大多发生在我们过去称为‘垃圾’DNA 的重复序列中。但也有一些变化发生在其他基因中，这正是我们需要深入了解的。”
迷你蛙（Mini mum）是世界上最小的青蛙之一，由 Mark D. Scherz 和他的同事们于 2019 年描述。这些来自马达加斯加东南部的小型青蛙生活在枯叶层中，以小型螨虫为食。它们是 GEMINI 项目的目标物种之一，因为它们的近亲体型比它们大十倍。
事实上，过去曾认为动物种群在进化过程中会不断趋向于更大的体型，这就是所谓的“柯普法则”（Cope's rule）。然而，今天我们知道这种规律并非绝对正确，且有充分的理由。
Scherz 解释道：“动物不能无限制地变大。生理学——例如热量、水分和氧气的交换——会设定一个限制，重力也同样如此。因此，动物体型必须有缩小的阶段，才能使体型总体上变大。”
他补充道：“我们还认为，微型化可能是重大创新发生的地方，随后这些创新会随着后代的体型变大而得以扩展。这使得这些微型动物在我们试图拼凑创新的进化过程时显得特别令人兴奋。”
霸王龙和大白鲸吸引了所有人的目光
据 Mark D. Scherz 称，“微型化”这一领域几十年来并没有成为科学界的重点研究方向。事实上，最近这一领域的突破性成果可以追溯到 1990 年代。相反，研究人员的注意力集中在大型动物身上。
Scherz 表示：“每个人的目光都集中在蓝鲸和大象上。你问任何一个孩子，他们都可以告诉你陆地上最大的哺乳动物、海洋中最大的哺乳动物以及有史以来最大的恐龙。但体型变大并不是一个难题。将几乎所有蓝鲸体内的器官压缩到一个七毫米的青蛙体内，这才是真正令人印象深刻的壮举。”
但如今，研究人员谈论的是对动物小型化的重新关注，部分原因是最近一些引人注目的发现。今年早些时候，巴西的研究人员发现了世界上最小的脊椎动物——跳蚤蛙（flea frog），其体长仅七毫米。
Scherz 总结道：“我们正生活在可能是有史以来最小脊椎动物存在的时代，但它们太容易被忽视，以至于我们常常忘记它们。这个项目将使我们能够从基因层面找到控制这种‘微型化过程’的因素，并探讨是否存在阻止动物变得更小的东西。”
关于 ERC 起步资助：
欧洲研究委员会起步资助旨在授予获得博士学位两至七年后的有潜力的年轻研究人才。这些开创性研究项目将在五年内获得高达 150 万欧元的资助。
Contact
Mark D. Scherz
Curator of Herpetology, Assistant Professor
Natural History Museum Denmark
University of Copenhagen
+45 35 32 46 55
mark.scherz@snm.ku.dk
Michael Skov Jensen
Journalist and team coordinator
The Faculty of Science
University of Copenhagen
+ 45 93 56 58 97
msj@science.ku.dk
