在海马这一奇特物种中，自然界呈现出一种颠覆传统性别角色的繁殖模式：由雄性而非雌性承担怀孕和分娩的责任。雌性海马将卵子注入雄性腹部的特殊育儿袋中，雄性随后释放精液使卵子在袋内受精。受精卵在育儿袋内发育，通过父体获取营养与氧气，最终以活产方式诞生幼崽。这种看似不可能的生物学现象，其背后机制已被一项国际合作研究逐步揭示。
由德国康斯坦茨大学的进化生物学家阿克塞尔·迈耶（Axel Meyer）领导，与中国科学院南海海洋研究所的刘亚丽（Liu Yali）与林强（Lin Qiang）合作的研究团队，系统探索了使这种“角色互换”成为可能的遗传与细胞基础。研究发现，海马演化出了一套不寻常的激素调控机制与独特的免疫耐受策略，共同支撑了这一进化上的重大转变。
育儿袋：进化中的新结构
从进化视角看，海马雄性的育儿袋是一项重要的创新，也是实现“雄性怀孕”的关键。这一结构在功能上相当于哺乳动物的子宫与胎盘。在怀孕期间，育儿袋内组织发生显著变化，形成类似胎盘的结构，为胚胎提供营养、气体交换及废物排出等功能。研究团队运用基于细胞的RNA测序与比较基因组学方法，对比了海马育儿袋与哺乳动物胎盘的细胞类型及其信号通路，发现尽管功能相似，但其调控机制却大不相同。
在包括人类在内的绝大多数胎生动物中，雌性激素在妊娠过程中起核心作用。然而，迈耶团队发现，在海马的“雄性怀孕”中，典型的雌性激素并非主导因素。相反，雄激素（雄性性激素） 扮演了关键角色。阿克塞尔·迈耶解释说：“我们的研究证实，在育儿袋内的胚胎发育过程中，雄激素——而非经典的雌性激素——驱动了腹部皮肤层的增厚与血管生成，形成类似胎盘的结构。这与哺乳动物雌性子宫受雌性激素调控的模式形成鲜明对比。”
独特的免疫耐受机制
另一个重要挑战是免疫兼容性问题。在大多数胎生动物中，母体免疫系统必须学会耐受胚胎（一半基因来自父系），避免将其视为异物而排斥。通常，这一过程依赖于免疫调控基因如 FOXP3 等。然而研究显示，这类关键免疫耐受基因在海马怀孕期间并未显著表达，但胚胎却未引发父体的免疫排斥。
迈耶推测，这可能与雄激素的免疫抑制作用有关：“雄激素通常具有抑制免疫反应的功能，这可能帮助海马父体建立对胚胎的免疫耐受，形成一种不同于其他脊椎动物的独特策略。”
进化启示：从卵生到活产的过渡
海马所属的海龙科鱼类在繁殖方式上呈现出连续的进化谱系，从体外产卵到体内孕育，为研究活体胎生的起源提供了宝贵模型。科学家推测，其进化可能经历了以下阶段：最初出现具有粘性的卵，可附着于雄体表面；随后演化出可容纳卵的简单皮褶；最终形成功能完善的育儿袋，具备营养供给与保护能力。
迈耶总结道：“通过研究海马，我们得以从遗传、分子与细胞层面理解这一显著进化转变的实现机制——即‘怀孕’在雌性哺乳动物与雄性海马中独立演化，却通过不同的激素与遗传途径实现了相似的生命奇迹。”
