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为了弄清楚为什么这种甲虫的阴茎有刺,科学家们用激光给它剃了毛

了解为什么豆象那布满尖刺的生殖器在精子竞争和雌性繁殖策略中扮演着至关重要的角色。

作者:Ed Yong
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上面照片里的东西,我很遗憾地说,是生殖器。它属于雄性豆象。如果你还抱有侥幸心理认为外表具有欺骗性,我可以向你保证,事实并非如此。那些尖刺坚硬而锋利,在交配时会对雌性豆象造成严重伤害。为什么会进化出如此“地狱般”的器官?这不仅仅是关于豆象。动物界充斥着形状奇特、带有、尖峰和扭曲螺旋的生殖器。在某些动物群体中,例如某些种类的苍蝇,生殖器的形状是科学家区分近缘物种的唯一线索。对于雄性而言,性行为不仅仅是为了插入。在将精子射入雌性体内后,精子还需要到达卵子以使其受精并传递他的基因。如果雌性与多个雄性交配,她的身体就变成了战场,不同雄性的精子在那里展开搏斗。雌性可以通过挑剔交配对象、将精子储存在特殊的囊袋中,或进化出自己的扭曲的生殖道来影响这场竞争。与此同时,雄性也进化出了自己的技巧,包括:守护行为;自我阉割带刺的精子精子中的化学武器交配栓“创伤性授精”;以及拥有大量的精子。还有带刺的生殖器。这些也是。来自乌普萨拉大学的Goran Arnqvist多年来一直在研究豆象噩梦般的生殖器,并将其作为一个模型来理解动物生殖器多样性背后的更普遍的进化压力。2009年,他和同事Cosima Hotzy发现,拥有最长尖刺的雄性能够使最多的卵子受精并繁衍最多的后代。当时还不清楚原因。也许它们有助于雄性固定在雌性身上,或者刮掉竞争对手的精子。或者,尖刺实际上刺穿雌性的事实可能很重要。无论如何,长尖刺似乎让雄性在精子竞争中占了优势。但Hotzy和Arnqvist只是发现了相关性,他们是通过比较世界各地雄性豆象的生殖器来得出这一结论的。为了真正检验他们的想法,他们希望故意改变尖刺的长度,看看会产生什么影响。他们通过两种方式实现:他们通过人工育种几代,使雄性拥有更长或更短的尖刺;并且他们用激光给它们“刮毛”。(这是我第二次写到科学家们给昆虫“激光巴西脱毛”。)这两种技术都产生了尖刺大小不同但身体大小相似的雄性。他们发现,尖刺较短的雄性确实不太可能成功使雌性受精。他们还发现了雄性从长尖刺中获益的*原因*。短尖刺和长尖刺的个体与雌性交配的时间相同,射出的精子量也相同——这就排除了尖刺作为延长交配时间的固定器的想法。取而代之的是,Hotzy和Arnqvist发现,尖刺会刺穿或磨损雌性的生殖道,使精子渗入其血液。他们用一种弱放射性化学物质标记了他们雄性的精子,以便追踪其在雌性体内的位置。他们发现,大约40%的精子最终出现在雌性生殖道外,在其身体的其他部位。生殖器尖刺越长,渗漏越严重。这有什么好处呢?精子显然不会在雌性血液中使卵子受精。但精液含有精子以外的东西——它还是一种行为操纵化学物质的混合物。有些使雌性更愿意交配;有些似乎会诱导产卵。对于豆象来说,就像许多其他昆虫一样,射精既是操纵行为也是授精行为。这个解释听起来合理,但Hotzy和Arnqvist仍有空白需要填补。他们的雌性无论与长尖刺还是短尖刺的雄性交配,产卵数量相同,并且再次交配的可能性也相同。因此,雄性精子中的物质会影响雌性的行为,并且尖刺能更有效地将这些物质输送到其血液中是完全合理的,但我们仍然不知道它们具体做什么,也不知道雄性如何获益。看来Arnqvist还没有从他的可怕甲虫身上研究够。

参考文献: Hotzy, Polak, Ronn & Anqvist. 2012. Phenotypic Engineering Unveils the Function of Genital Morphology. Current Biology http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2012.10.009图片由N.Kaval(上)和Johanna Ronn(下)提供更多关于可怕的生殖器:

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