雌性長出“雄性生殖器官”的神奇動物

 

我們前段時間的《生物界傳奇——“雌雄同體”的鼴鼠,有哪些神奇特征?》一文似乎引起了大家不小的興趣,今天我們繼續探討神奇的動物世界。和小編一樣喜歡《動物世界》、《人與自然》等節目的小伙伴或許記得斑鬣狗這種奇葩的動物。它們的一大特點是:雌性斑鬣狗也有雄性生殖器官,但她們不是雌雄同體哦。

 

斑鬣狗為什么如此特別?

 

生物學分類上,鬣狗是鬣狗科下成員的統稱,目前只存在“四屬四種”:斑鬣狗、條紋鬣狗、棕鬣狗以及土狼,它們多集中分布在非洲大陸。其中最常被提及的就是斑鬣狗,因為它是四種鬣狗中體型最大的,同時也是最兇猛的,非洲二哥的美譽指的就是斑鬣狗。
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斑鬣狗

圖片來源:360圖片

 

斑鬣狗群居動物,斑鬣狗群的首領是雌性,擁有絕對的交配權,在鬣狗群中雄性斑鬣狗處在最低等級,比同群中的雌性斑鬣狗以及小斑鬣狗都要低。這種特殊的群體結構,在進化過程中斑鬣狗女王的體型也逐漸的增大,一般都是雌性斑鬣狗體型大于雄性斑鬣狗。但從外生殖器上非專業人士很難判斷出斑鬣狗的性別,因為雄性激素過剩的原因,雌性斑鬣狗的YD過長,甚至要比雄性斑鬣狗的小丁丁要長。但實際上并不具備雄性斑鬣狗的功能,簡單來說只是看著像而已。可以說雌性斑鬣狗長著假陰莖,這是放大的陰蒂,它們生育、交配和小尿都是通過這個突出的生殖器;這個假陰莖能夠延伸使雄性鬣狗的陰莖插入進行交配,同時在生育胎兒時假陰莖可以伸展。這種奇特生殖器官的位置使得雌性鬣狗在交配時完全掌握了交配控制權,通常雌性鬣狗要比雄性的體型大。但這種特別的結構,也給斑鬣狗的交配以及生產帶來很大的問題,因此斑鬣狗的難產率是非常高的,有10%的斑鬣狗女王可能死于難產。

 

為啥會這樣呢?因為斑鬣狗是雌性當家作主,必須要擁有強壯的體魄以及超強的戰斗力才能帶領種群生存下去,因此就需要更多的雄性激素讓自己變得更強大,而造成這樣的誤解也是沒有辦法的事情,因此說斑鬣狗并非是雌雄同體的生物。在哺乳動物中并不存在雌雄同體的生物。其實雌性的“假陰莖”結構在其他物種中也存在。比如:狐貍、海貍的雌性都有這種結構。

 

看到這里是不是顛覆的大家對性別的認知?我們還是再來溫習下什么決定性別:從演化的角度來看,決定性別的是配子,而不是生殖器。雄性產生大量小的、可移動的精子,雌性則產生數量相對較少而體積更大、代謝消耗更多的卵細胞。因為雌雄配子供給的數目不同,雌性的繁殖資源更有限。這也讓雌雄動物會選擇更有利的繁殖策略。通常,雌性會對伴侶非常挑剔,以避免浪費寶貴的卵細胞。同時,雄性會盡可能試圖通過展示特征(如雄性孔雀開屏)、擊敗競爭對手或為雌性提供營養豐富的食物來吸引盡可能多的配偶。然而,雄性獲得的資源有限時,這些繁殖策略就會有所不同。例如,在某些種類的鳥類中,性別比例失調會導致雌性向多個雄性產生求偶行為,并控制領地。在澳大利亞,雄性灌叢蟋蟀在交配過程中會向雌性輸送營養物質。在一年中食物缺乏的時候,雌性為了獲得資源會反過來向雄性求愛;而在其他時間,則表現為傳統的性別模式。

 

雌性長著“雄性生殖器官”并在交配中占據上風的昆蟲

 

除了斑鬣狗,我們今天還要介紹一些更逆天的動物。一起來看看:一般來說雄性動物生長“陰莖”類的生殖器官是常規知識,這一點也決定著現在性別選擇方向的所有研究。在動物界中,演化最快的部位就是生殖器官,同時其在動物間的差異性也是最大的。它們形狀大小各異,生殖器還會長有刺、鉤子、甚至鋸齒。鴨子有螺旋狀的陰莖,雄性海馬有一個育兒袋,可以接收配偶的卵細胞并繁育后代。雌性菜粉蝶的生殖道內有一個有鉸鏈式的窄口。自然界充滿了奇特的生殖器官,在大多數情況下,雌雄都保有各自特征的生殖器官。

 

但是在2014年,一種嚙蟲目的小型昆蟲打破了這一規律。研究人員發現,在巴西洞穴中四種嚙蟲目的昆蟲,雌性都演化出了gynosome(其“雄性生殖器官”,目前還沒有標準譯名),這是一種能夠勃起的、基部膜質而端部骨化的插入式構造。雌性昆蟲在交配過程中,借助這個穿透雄性昆蟲的生殖器官。因此,雄性生殖器也有相對的互補變化,形成了膜狀的“陰道樣”腔。日本北海道大學的昆蟲學家Kazunori Yoshizawa和慶應義塾大學(Keio University)的生物學家Yoshitaka Kamimura與同事發現,當這些嚙蟲目昆蟲交配時,雌性會爬到雄性上,在長達70個小時的交配過程中用gynosome固定雄蟲。雄蟲精液中的精子和營養物質就通過gynosome中的管道被轉移到雌性的儲存器官里,儲存器官里有一個特殊的開關閥,能讓雌性同時儲存兩次雄性輸送來的精子。

 

嚙蟲目雌性昆蟲的“雄性生殖器官”

嚙蟲目雌性昆蟲的“雄性生殖器官”。圖片來源:Cell

 

“當我們解剖觀察雌性Neotrogla時,”Kamimura在電子郵件中寫道,“我們都有種正在觀察雄性的錯覺。”

 

這一發現獲得了2017年搞笑諾貝爾獎,還引發了這一器官是否可以稱為 “雌性陰莖”的爭論。一些專家反對這樣命名,他們認為gynosome只負責收集精子,而不是輸送精子。現在,研究人員有了進一步發現。《生物學快報》(Biology Letters)報告稱,gynosome在兩個不同種屬的嚙蟲目昆蟲中經歷了兩次獨立演化,包括南美洲的Neotrogla和非洲的Afrotrogla。科學家試圖更深入地了解這些嚙蟲目動物中為什么出現生殖結構的逆轉,這對于理解性別選擇理論將有很大幫助,此外他們還能在此基礎上探索性別角色的選擇壓力,評估環境和生態在生殖器進化中的作用。

 

研究人員推測,Neotrogla性別角色逆轉的一個主要原因是洞穴里面臨嚴重的食物短缺。為獲得足夠的營養和水,雌性只能通過交配從雄性身體獲得營養物質。由于雌性可以同時囤積兩份營養物質,因此,雌性對雄性的爭奪更為激烈。加之交配時的身體位置和其他因素,雌性進化出了gynosome,而雄性則為了適應這個結構,幾乎完全失去了陽莖(雄性昆蟲的生殖器官)。

 

gynosome

 

南美嚙蟲目動物Neotrogla braziliensis雌性具有gynosome。研究人員認為,這種結構相當于“雄性生殖器官”。

 

盡管從昆蟲解剖結構來看,Afrotrogla和Neotrogla的生殖器是特例,但它們的存在實際上是對性別選擇理論的肯定。生存壓力會讓兩性動物在交配中投入較少能量,并想辦法獲得有限的資源。因此,這種特殊的生殖器結構并不是某一性別獨有的,而是能量消耗和進化多樣化共同作用的結果。

 

Heinen-Kay還指出,這一發現具有更深遠的意義。“從演化或者社會的層面來說,都有很多關于什么是性別、什么是性、什么才是自然等問題的討論,”她說,“我認為這樣的研究對回答這些問題是很重要的。它展示了自然界的多樣性,表明兩種性別表現方式并不是不變的。”Heinen-Kay說:“重要的是后退一步,思考性行為背后更廣泛的環境背景。”

 

事實上,不僅性別表現方式并不是一層不變,就連性別本身也并非是永恒不變的,在自然界中也存在性別轉換的例子,比如:鱔魚就有這樣的特征,從剛出生到第一次性成熟鱔魚都是雌性的,一般體型都在30cm以下。而隨著成長它們會發生性別轉換,雌性的鱔魚卵巢退化,精巢開始出現,最后變成了雄性。所以一般來說,長度在35cm以上的鱔魚,都是雄性個體。

 

神奇的自然界是不是充滿奧秘等待我們發現呢?我們以后再和大家一起探索神奇的自然。

 

原文鏈接:

https://www.quantamagazine.org/why-evolution-reversed-these-insects-sex-organs-20190130/

 

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