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有两根丁丁的动物 更爱用哪根交配?这是正经研究(图)

新闻来源: 环球科学 于2021-12-05 11:48:28  提示:新闻观点不代表本网立场

图片来源:Pixabay

有位科学家,许多年来一直对某类昆虫的丁丁着迷。毕竟,它们拥有不止一根丁丁,而两根丁丁要如何使用,人类可能不曾体验过……

撰文 | 栗子

审校 | 二七

众所周知,正常情况下人类男性的外生殖器只有一根。当然,也就不需要选择用哪一根。

但有一些昆虫就不同了,它们中的雄性有两根阳茎可以用来插入雌性体内,还能左边右边换着用。

蠼螋(qú sōu)里便有不少这样的例子。你也许会羡慕好奇:它们有没有左右撇子之分?

庆应义塾大学的上村佳孝教授,和他的小伙伴们,研究这件事已经超过20年了。最近,他们又有新的发现。

左撇子少见吗?

首先需要说明的是,“蠼螋”并不是单一物种,而是所有革翅目昆虫的统称。在这个大类下面,一些物种有两根阳茎,另一些物种则只有一根(为了方便,下称阳茎为“丁丁”)。

这次科学家研究的对象,都是雄性有两根丁丁的物种:一是纳蠼螋(Nala lividipes),二是尼纳蠼螋(Nala nepalensis)。

这些蠼螋的交配方式是:雌雄朝反方向站,雄性用一根丁丁指向雌性,等到丁丁充血膨胀并插入雌性的受精囊,丁丁里的输精管就可以直接把精子送过去。



A为雌雄蠼螋交配的大致姿势,B为右丁丁准备就绪而左丁丁朝前,C为左丁丁准备就绪而右丁丁朝前(图片来源:doi: 10.1002/jmor.10484)

蠼螋每次交配大约会持续40分钟,其间科学家躲在一旁,边观察边录制“虫片”。交配时,雄性蠼螋使用了哪根丁丁不难分辨,工作的那根朝后,空闲的那根朝前。观察了181只雄性纳蠼螋和23只雄性尼纳蠼螋与雌性之间的的单次交配后,科学家发现,纳蠼螋中有49.2%的雄性用了右丁丁,而尼纳蠼螋中有43.5%的雄性用了右丁丁。

研究团队觉得,这两个数据从统计学上讲,都和50%相差不多。换句话说,用左丁丁和用右丁丁的雄性大致各占一半。不过这只是一次交配,再交配的时候它们会改用另一根丁丁么?

接下来,科学家便要欣赏更多“虫片”。在观察了每只雄性蠼螋与雌性进行的多次交配之后,科学家计算得出:雄性在一天内换边的概率大约是0.7%–1.6%,相当于平均每隔64天-143天,才会把那根不常用的丁丁换上场来。



不像足球场上换人那样频繁(图片来源:Krugerr)

也就是说,每只雄性都有自己的惯用丁丁,左撇子和右撇子基本各占一半。看到这样的结果,科学家有些吃惊,因为他们曾经研究过另一个物种的蠼螋,雄性左右撇子的比例却十分悬殊。

左撇子也可以很少见

同是庆应大学的上村教授团队,同是探索雄性蠼螋的丁丁使用习惯,只不过当年科学家们研究的物种叫溪岸蠼螋(Labidura riparia)。

它与上文出现的纳蠼螋和尼纳蠼螋一样,都属于革翅目蠼螋科(但归于不同的属),都拥有两根丁丁、每次交配都只用其中一根,且休息的那根都朝前。

科学家在2006年和2019年,调查了溪岸蠼螋在不同地区的10个种群。结果发现,使用右丁丁交配的雄性占了88.6%。使用左丁丁的雄性很少,其中的23%还是右丁丁有缺陷的个体。



一根丁丁坏了,可以用另一根(图片来源:momtastic)

溪岸蠼螋的左右丁丁在形态上并无明显差异。但科学家却说,雄性在完全没有性经验的情况下,就已经产生了对右丁丁的偏好。甚至,在性生活以外的时间,两根丁丁的摆放方式也体现出了这种偏好:即便雄性蠼螋在休息,右丁丁朝后、左丁丁朝前依然是主流姿势。

由此团队推测,这些昆虫可能是在漫长的自然选择中,保留了使用右丁丁的习惯。不过好在,它们的两根丁丁,还没有被自然选择淘汰掉一根。

顺着这条思路,科学家调查了另外5个只长一根丁丁的蠼螋物种,它们和双丁丁的溪岸蠼螋拥有共同的祖先。结果发现,这些物种在历史长河中退化掉的那根丁丁,正是左丁丁。

如此退化,很可能也是大量雄性偏爱使用右丁丁导致的结果。那么,这种强烈偏好是怎么来的?

雄性用哪只丁丁,取决于雌性?

为什么在溪岸蠼螋当中,接近九成的雄性都是右撇子;而在纳蠼螋和尼纳蠼螋中,雄性的左右撇子几乎各半?

要回答这个问题,首先必须确认的一点是:这些物种的健康雄性,身上的两根丁丁都没有坏掉。当科学家给它们打了麻醉药、切掉常用的那根丁丁后,雄性依然可以用余下的一根丁丁插入雌性体内,并成功授精。

既然雄性的左右丁丁,在功能上没有明显差别,可能就要从雌性身上找原因。

雌性溪岸蠼螋的受精囊有个盘绕的结构,且盘绕方向几乎全是逆时针。这样一来,受精囊的开口就会偏向左侧。而雄性丁丁的输精管,是微微向内弯曲。于是科学家觉得,当雌雄“屁股对屁股”时,右丁丁输精管的朝向更适合插入(如下图左),左丁丁用起来就没那么丝滑,所以右撇子雄性在这个物种里成了主流。



(c)为溪岸蠼螋交配示意图,螺旋状“管子”为雌性授精囊的部分结构,因溪雄性头部朝向图的下方,图左为右丁丁插入受精囊,图右为左丁丁插入受精囊。(e)为两根丁丁,其中灰色细长部分为向内微微弯曲的输精管,右丁丁的弯曲方向更适合插入(图片来源:原论文)

这种奇妙的螺旋,是蠼螋属(Labidura)特有的结构。而新研究中的纳蠼螋和尼纳蠼螋两个物种,是来自纳蠼螋属(Nala):这个属里雌性的受精囊,似乎没有什么更利于右丁丁(或左丁丁)发挥的特殊结构。假如两边用起来差别不大,左撇子和右撇子数量相当也便不足为奇——它们都是自然选择的产物。



纳蠼螋(Nala lividipes)雌性的受精囊没有极端的螺旋结构,雄性左丁丁和右丁丁的插入难度可能相差不大(图片来源:原论文)

不过,即便两根丁丁一样好用,健康的雄性也很少让二者交替上阵,常用的只有一根。团队推测,也许换边要消耗比较大的能量,因此蠼螋才不太让左右丁丁轮流值班。那么,长出两根丁丁还有什么意义?

科学家相信,拥有备用丁丁是个优势。若一根丁丁生来有缺陷或日后被科学家切掉,另一根丁丁还能派上用场。除此之外,这些蠼螋的丁丁本来就有紧急时刻被丢弃的设定,像壁虎的尾巴那样:在雌雄蠼螋交配过程中,科学家用镊子捏住雄性的腹部轻轻一拎,雄性便永远地离开了那根工作中的丁丁,把它留在雌性的身体里。注意,这是自动离开,不是被动切除。

当然,在那之后它还剩一根丁丁,性行为也照常进行。

其他动物也有两根丁丁?

蠼螋是昆虫,属于无脊椎动物。而脊椎动物中的一部分物种,也拥有“双丁丁”的配置。



看到身下的一对鳍足,那就是雄性了(图片来源:thoughtco)

在鱼类当中,雄性鲨鱼有成对的鳍足(clasper)用来交配,且可以根据雌性所在的位置,选择使用左边还是右边的鳍足。另外,蛇和蜥蜴等等一些爬行动物,雄性身上名叫半阴茎(hemipenis)的外生殖器也会成对出现。

2014年的一项研究认为,爬行动物的外生殖器成双成对,和它们从海洋到陆地的迁移不无关系。在生活方式发生转变的过程中,有一些原本要长成后腿的组织,可能演化成了生殖器官。

相比之下,哺乳动物和鸟类的外生殖器,可能是由一些原本会成为尾巴的组织发育而来。所以,人类的丁丁没有成对出现,而是只有一根。

唯一的一根,一定要珍惜。
网编:和评

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