โมโนทรีม

ลักษณะทั่วไป

โมโนทรีมเป็นสัตว์เลือดอุ่นเช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั่วไป  มีอัตราเมแทบอลิซึมสูง (แต่ไม่สูงเท่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ)  มีขนปกคลุมร่างกาย  มีน้ำนมสำหรับเลี้ยงลูกอ่อน  มีกระดูกขากรรไกรล่างชิ้นเดียว  และมีกระดูกหูชั้นกลางสามชิ้น (ปัจจุบันพบว่า กระดูกหูชั้นกลางสามชิ้นนี้ของโมโนทรีมมีลักษณะการวางผิดแผกไปจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ)
โมโนทรีมถูกเข้าใจผิดๆ มาเป็นเวลานาน  แม้แต่ในศตวรรษที่ 19 ก็ยังมีเรื่องเล่าขานอันไม่เป็นจริงเกี่ยวกับโมโนทรีมอยู่ เช่น ความเชื่อที่ว่าโมโนทรีมเป็นสัตว์ "ชั้นต่ำ" หรือเทียบเท่าสัตว์เลื้อยคลาน โมโนทรีมคือบรรพบุรุษยุคโบราณของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม "ชั้นสูง" ที่มีรกภายในครรภ์ เช่น คน ช้าง ฯลฯ โมโนทรีมมีระบบควบคุมอุณหภูมิภายในร่างกายที่ไม่พัฒนา 
แต่การวิจัยเมื่อไม่นานมานี้พบว่าโมโนทรีม (น่าจะ) เหลือรอดมาจากกลุ่มสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่พัฒนาแตกกลุ่มออกไปกลุ่มแรกๆ  (กลุ่มต่อมาคือสัตว์จำพวกจิงโจ้ และกลุ่มสัตว์ที่มีรกในครรภ์ ตามลำดับ) ในสภาพอากาศที่หนาวเย็น โมโนทรีมสามารถควบคุมอุณหภูมิของร่างกายได้เป็นอย่างดี   ดูได้จากการที่ตุ่นปากเป็ดดำน้ำหาอาหารอยู่ในลำธารบนภูเขาที่เย็นเฉียบ  
เรื่องการควบคุมอุณหภูมินี้ นักวิจัยยุคแรกๆ ถูกหลอกให้เข้าใจผิดด้วยสองปัจจัย คือโดยปกติแล้วโมโนทรีมมีอุณหภูมิของร่างกายต่ำกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น  คือประมาณ 32 °C (สัตว์จำพวกจิงโจ้ 35 °C  , สัตว์ที่มีรกในครรภ์ 38 °C , สัตว์จำพวกนก 41 °C) อีคิดนา จะรักษาอุณหภูมิปกติไว้เฉพาะตอนที่มันออกหาอาหารหรือทำกิจกรรมเท่านั้น เมื่ออยู่ในอากาศที่หนาวเย็นอีคิดนาจะประหยัดพลังงานด้วยการ "ปิดสวิตช์" ระบบหมุนเวียนความร้อนในร่างกาย

กายวิภาคและสรีรวิทยา

เนื่องจากโมโนทรีมสืบเผ่าพันธุ์มาจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่แยกตัวออกไปกลุ่มแรกๆ  มันจึงมีทั้งลักษณะของสัตว์จำพวกจิงโจ้ สัตว์ที่มีรกในครรภ์  แล้วยังรักษาลักษณะของสัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์จำพวกนกเอาไว้ด้วย โมโนทรีมมีช่องสืบพันธุ์ ช่องถ่ายอุจจาระ และช่องถ่ายปัสสาวะ ร่วมกันเพียงช่องเดียว  ซึ่งคล้ายกับของสัตว์เลื้อยคลาน  แต่เป็นลักษณะที่แตกต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นอย่างเด่นชัด  นักวิทยาศาสตร์จึงนำลักษณะเด่นนี้มาตั้งชื่อ  (โมโนทรีม = หนึ่งช่อง)  สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นมีช่องสืบพันธุ์ ช่องถ่ายอุจจาระ และช่องถ่ายปัสสาวะ แยกจากกันเป็นสามช่อง คือ ช่องสังวาส ช่องทวารหนัก และท่อปัสสาวะ ตามลำดับ 
ระบบสืบพันธุ์ของโมโนทรีม ในเพศผู้จะมีลักษณะคล้ายของสัตว์ที่มีรกในครรภ์  มีข้อแตกต่างประการเดียว คือ โมโนทรีมไม่มีถุงอัณฑะ เพราะลูกอัณฑะฝังอยู่ในช่องท้อง บริเวณใกล้ไต ระบบสืบพันธุ์ของโมโนทรีมเพศเมียมีความแตกต่างจากของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีรกในครรภ์มาก  โมโนทรีมมีรังไข่คล้ายของนกหรือสัตว์เลื้อยคลาน   ในตุ่นปากเป็ดตัวเมีย แม้จะมีรังไข่สองข้าง แต่ทำงานได้เฉพาะข้างซ้ายข้างเดียว  ซึ่งเป็นลักษณะที่คล้ายกับของนก  ส่วนอีคิดนามีรังไข่ที่ทำงานได้ทั้งสองข้าง  แต่โดยปกติจะผลิตไข่ออกมาแค่ครั้งละหนึ่งใบเท่านั้น   ก่อนโมโนทรีมวางไข่ ไข่ของมันจะอยู่ในท้องแม่ระยะหนึ่งก่อน นานประมาณเกือบหนึ่งเดือน    อีคิดนามีถุงหน้าท้องคล้ายของสัตว์จำพวกจิงโจ้ เพื่อใช้เป็นที่กกไข่และเลี้ยงพักเกิ้ล (puggle - ลูกอ่อนของโมโนทรีม)   
โมโนทรีมมีต่อมน้ำนมที่หลั่งน้ำนมได้ มีระบบท่อน้ำนมคล้ายของสัตว์ที่มีรกในครรภ์  แต่โมโนทรีมไม่มีหัวนม น้ำนมจะไหลออกมาทางท่อเล็กๆแทน  โมโนทรีมทุกสปีชีส์มีอายุยืน มีอัตราการขยายพันธุ์ต่ำ  และมีระยะดูแลลูกอ่อนค่อนข้างนาน โมโนทรีมพันธุ์ที่ยังมีชีวิตอยู่ในปัจจุบันไม่มีฟัน  แต่สำหรับตุ่นปากเป็ด ในวัยเด็กจะมีฟันกรามปลายแหลมสามซี่  ฟันกรามสามซี่นี้เป็นเครื่องหมายอย่างหนึ่งของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม  แต่ฟันของตุ่นปากเป็ดจะหลุดไปเมื่อเข้าสู่วัยผู้ใหญ่  มันจึงพัฒนาปุ่มบดขึ้นมาที่ลิ้นและเพดานปาก เพื่อใช้บดอาหารแทนการเคี้ยว   ส่วนโมโนทรีมที่สูญพันธุ์ไปแล้ว ซึ่งพบในรูปฟอสซิลนั้น พบว่าในวัยผู้ใหญ่ก็มีฟันไว้สำหรับเคี้ยวอาหารด้วย  แต่อย่างไรก็ตาม การศึกษาเมื่อไม่นานมานี้ชี้ว่าฟันกรามของโมโนทรีมไม่ได้พัฒนามาจากฟันกรามของสัตว์ที่มีรกในครรภ์ หรือสัตว์จำพวกจิงโจ้แต่อย่างใด 
กระดูกขากรรไกรของโมโนทรีมมีลักษณะแตกต่างจากของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ  กล้ามเนื้อที่ดึงขากรรไกรให้เปิดก็แตกต่าง  ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่แท้จริงทุกชนิด กระดูกค้อน ทั่ง โกลน ในหูชั้นกลาง ซึ่งช่วยทำให้เกิดเสียงนั้น ยึดติดอยู่กับกะโหลกศีรษะ  แทนที่จะวางอยู่ในกระดูกขากรรไกรเหมือนอย่าง cynodont และ synapsid (สัตว์เลื้อยคลานในยุคก่อนประวัติศาสตร์ที่มีลักษณะคล้ายสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม)  อย่างไรก็ตาม  ปัจจุบันมีการอ้างอีกเช่นกันว่า ในโมโนทรีมและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ออกลูกเป็นตัว กระดูกสามชิ้นนี้ไม่ได้พัฒนามาจาก cynodont และ synapsid 
โมโนทรีมมีกระดูกไหล่ที่ซับซ้อน ประกอบด้วยกระดูกสะบักและกระดูกไหปลาร้าเช่นเดียวกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น  แต่กระดูกบางชิ้นที่เพิ่มเข้ามามีลักษณะคล้ายของสัตว์เลื้อยคลาน เช่นกระดูก coracoid, epicoracoid, interclavicle  ซึ่งในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นไม่มี โมโนทรีม โดยเฉพาะตุ่นปากเป็ด ยังรักษาท่าเดินแบบสัตว์เลื้อยคลานเอาไว้ คือ เวลาเดินแทนที่ขาจะอยู่ใต้ลำตัว กลับยื่นออกนอกลำตัว   และที่เท้าหลังของโมโนทรีมมีเดือยแหลมงอกออกมา   เดือยของอีคิดนาไม่ได้ใช้ประโยชน์อะไรมาก  แต่เดือยของตุ่นปากเป็ดมีพิษ ใช้เป็นอาวุธป้องกันตัว