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在古代甲壳类动物中发现世界上最古老的精子

古代介形虫拥有长而长寿的性细胞。

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介形虫是一种甲壳类动物,与虾相似,至今仍在繁衍。Renate Matzke-Karasz

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德国生物学家 Renate Matzke-Karasz 看着她 iPad 上的虚拟化石切片,露出了笑容。“这个动物体内肯定有内部结构,甚至可能有精子!”她给已退休的澳大利亚微古生物学家 John Neil 发邮件,希望他能第一个知道这个消息。尽管又花了五年时间才得以证实,但 Matzke-Karasz 当时看到的正是世界上最古老的石化精子。

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这块化石是一只拥有1700万年历史的介形虫,或称蚌形虾。它是 Neil 在2007年至2010年间从沉积物中精心挑选出的近800个标本之一。这类化石通常只包括动物的硬壳,没有保存下来的软体部分,如内脏或精子。但 Neil 的样本来自澳大利亚里弗斯利的一个淡水洞穴,那里的沉积物中含有数百万年的蝙蝠粪便,富含磷酸盐,使得介形虫的软体部分得以石化。

“我原以为其他身体部位和器官可能保存下来了,” Neil 说,“但细节比预期的要多得多。”然而,尽管他对介形虫的硬体部分很熟悉,但对分析其软体组织却缺乏经验。他需要合作者来充分理解他的发现。

通过对化石内部进行成像,我们可以看到世界上最古老的石化精子遗骸,它们被盘绕成两个紧密的束(编号1和2)。 | Renate Matzke-Karasz

Matzke-Karasz 在2009年介形虫研究人员通讯《Cypris》中读到了他的请求。当 Neil 发送数据时,她印象深刻。“我们被眼前所见震惊了,立刻觉得应该看看里面是什么,”她回忆道。位于格勒诺布尔的欧洲同步辐射光源中心让她得以实现这一目标。

单个精子细胞束的横截面揭示了它们的结构。 | Renate Matzke-Karasz

扫描仪揭示了这些生物的精子——以及精子泵、雌性导管和精囊——盘绕在介形虫的双重生殖系统中。(雄性有两个阴茎,雌性有两个阴道。)而且,展开后的精子长约1.3毫米,相对巨大,比介形虫的身体还长。一些昆虫和海洋生物进化出如此超长的精子是为了在交配过程中阻挡竞争对手。“我的赞美之词都用完了,” Neil 说。“它们的细节水平令人惊叹。”

【本文最初以“最古老的精子并不小”为题发表在印刷版上。】

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