科学探索|雄性生殖器顶端的几百根刺,成了雌性挑选配偶的标准

雌雄豆象之间的交配看上去是一种典型的性别对抗,但最新研究发现事实并非如此 。人们往往会以很特殊的方式描述豆象(一种鞘翅目昆虫)的交配行为:雄性掌握着演化之路的方向盘,它不幸的配偶不情愿地跟随在旁 。
科学探索|雄性生殖器顶端的几百根刺,成了雌性挑选配偶的标准
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雄性豆象的生殖器 。图片来源 :Johanna R ? nn,Department of Animal Ecology,Uppsala University 。 CC BY-SA 1.0 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6398807
来源 The Atlantic
作者 Katherine J 。Wu
翻译 管榕
编辑 魏潇
其实,只要看一眼这种昆虫的生殖器,就不难看出这种说法的原因 。雄性豆象的生殖器顶端有数百个锋利坚硬的刺,使它看起来像一根精心制作的狼牙棒,这种可怕的尖刺使雌性的生殖道覆满了刺伤和擦伤 。这正如瑞典乌普萨拉大学(Uppsala University)的生物学家 G ? ran Arnqvist 所说,这会留下“相当大的伤痕” 。
这些扎人的刺对雄性生殖有利,因为这种长刺往往可以产下更多后代 。但是雌性通常要忍受来自多个配偶的刺入,这种巨大的伤害会限制雌性的产卵能力,或导致悲惨的早死 。
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X 射线微型计算机断层扫描下的四纹豆象交配时的生殖器 。图片来源:X-ray micro-CT scanning reveals temporal separation of male harm and female kicking during traumatic mating in seed beetles 。 https://doi.org/10.1098/rspb.2017.0550
为了防范这些危险,雌性演化出了自己的“防御武器库”,其中包括增强的免疫系统、快速的伤口愈合能力和极其厚实的生殖道,确确实实地做好了准备 。在四纹豆象(Callosobruchus maculatus)种群中,雌性生殖道的厚度似乎随雄性阴茎刺的长度逐渐增加 。这像一种生殖器的军备竞赛,研究人员称之为性别对抗下的协同进化(sexually antagonistic coevolution) 。这种协同进化似乎是一种应对有害行为的典型叙事和权宜之计。Arnqvist 告诉我:“雄性演化出对自身有利,但对雌性不利的生物特征,所以雌性要适应这种演化 。”(在这场演化的对抗赛中),雄性向前猛冲,雌性左右抵挡,带动整个物种跋涉向前 。
但研究昆虫多年的 Arnqvist 认为是时候重构这种看法了 。他和同事们一直在努力量化雌性从这种演化中获得了什么,以及如何从拥有最可怕“装饰”的雄性那里收获一些好处 。他们在一篇最新的论文中指出,雌性演化的动机不仅仅是为了避免雄性造成的伤害,还是为了吸引拥有更大生殖器的追求者 。Arnqvist 说:“我们过去的想法太简单了 。”上个月,他在《英国皇家学会会刊 B 辑》(Proceedings of the Royal Society B)上发表了这些新发现 。
为了研究阴茎刺对雌性豆象的影响,Arnqvist 的团队不得不实时操纵这些昆虫们的演化 。他们知道,遗传基因在(阴茎刺的)长度方面起着很大的作用 。因此,他们小心翼翼地培育了两组豆象,将阴茎刺过长或过短的雄性区分开来,直到这两类雄性豆象分别形成两个“特点分明”的种群,然后让它们与配偶结合 。
Arnqvist 说,与长刺雄性交配的雌性肯定会受到一些内部创伤,这是不可避免的 。但是它们的雄性后代会被赋予更大、更多的尖刺,这会间接地帮助雌性的基因延续下去 。它们的雌性后代同样也继承了大量宝贵的身体特征——它们会演化出更膨大的身体,并会在生命结束前产下更多的卵 。
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