雌性长出“雄性生殖器官”的神奇动物

 

我们前段时间的《生物界传奇——“雌雄同体”的鼹鼠,有哪些神奇特征?》一文似乎引起了大家不小的兴趣,今天我们继续探讨神奇的动物世界。和小编一样喜欢《动物世界》、《人与自然》等节目的小伙伴或许记得斑鬣狗这种奇葩的动物。它们的一大特点是:雌性斑鬣狗也有雄性生殖器官,但她们不是雌雄同体哦。

 

斑鬣狗为什么如此特别?

 

生物学分类上,鬣狗是鬣狗科下成员的统称,目前只存在“四属四种”:斑鬣狗、条纹鬣狗、棕鬣狗以及土狼,它们多集中分布在非洲大陆。其中最常被提及的就是斑鬣狗,因为它是四种鬣狗中体型最大的,同时也是最凶猛的,非洲二哥的美誉指的就是斑鬣狗。
 

斑鬣狗

图片来源:360图片

 

斑鬣狗群居动物,斑鬣狗群的首领是雌性,拥有绝对的交配权,在鬣狗群中雄性斑鬣狗处在最低等级,比同群中的雌性斑鬣狗以及小斑鬣狗都要低。这种特殊的群体结构,在进化过程中斑鬣狗女王的体型也逐渐的增大,一般都是雌性斑鬣狗体型大于雄性斑鬣狗。但从外生殖器上非专业人士很难判断出斑鬣狗的性别,因为雄性激素过剩的原因,雌性斑鬣狗的YD过长,甚至要比雄性斑鬣狗的小丁丁要长。但实际上并不具备雄性斑鬣狗的功能,简单来说只是看着像而已。可以说雌性斑鬣狗长着假阴茎,这是放大的阴蒂,它们生育、交配和小尿都是通过这个突出的生殖器;这个假阴茎能够延伸使雄性鬣狗的阴茎插入进行交配,同时在生育胎儿时假阴茎可以伸展。这种奇特生殖器官的位置使得雌性鬣狗在交配时完全掌握了交配控制权,通常雌性鬣狗要比雄性的体型大。但这种特别的结构,也给斑鬣狗的交配以及生产带来很大的问题,因此斑鬣狗的难产率是非常高的,有10%的斑鬣狗女王可能死于难产。

 

为啥会这样呢?因为斑鬣狗是雌性当家作主,必须要拥有强壮的体魄以及超强的战斗力才能带领种群生存下去,因此就需要更多的雄性激素让自己变得更强大,而造成这样的误解也是没有办法的事情,因此说斑鬣狗并非是雌雄同体的生物。在哺乳动物中并不存在雌雄同体的生物。其实雌性的“假阴茎”结构在其他物种中也存在。比如:狐狸、海狸的雌性都有这种结构。

 

看到这里是不是颠覆的大家对性别的认知?我们还是再来温习下什么决定性别:从演化的角度来看,决定性别的是配子,而不是生殖器。雄性产生大量小的、可移动的精子,雌性则产生数量相对较少而体积更大、代谢消耗更多的卵细胞。因为雌雄配子供给的数目不同,雌性的繁殖资源更有限。这也让雌雄动物会选择更有利的繁殖策略。通常,雌性会对伴侣非常挑剔,以避免浪费宝贵的卵细胞。同时,雄性会尽可能试图通过展示特征(如雄性孔雀开屏)、击败竞争对手或为雌性提供营养丰富的食物来吸引尽可能多的配偶。然而,雄性获得的资源有限时,这些繁殖策略就会有所不同。例如,在某些种类的鸟类中,性别比例失调会导致雌性向多个雄性产生求偶行为,并控制领地。在澳大利亚,雄性灌丛蟋蟀在交配过程中会向雌性输送营养物质。在一年中食物缺乏的时候,雌性为了获得资源会反过来向雄性求爱;而在其他时间,则表现为传统的性别模式。

 

雌性长着“雄性生殖器官”并在交配中占据上风的昆虫

 

除了斑鬣狗,我们今天还要介绍一些更逆天的动物。一起来看看:一般来说雄性动物生长“阴茎”类的生殖器官是常规知识,这一点也决定着现在性别选择方向的所有研究。在动物界中,演化最快的部位就是生殖器官,同时其在动物间的差异性也是最大的。它们形状大小各异,生殖器还会长有刺、钩子、甚至锯齿。鸭子有螺旋状的阴茎,雄性海马有一个育儿袋,可以接收配偶的卵细胞并繁育后代。雌性菜粉蝶的生殖道内有一个有铰链式的窄口。自然界充满了奇特的生殖器官,在大多数情况下,雌雄都保有各自特征的生殖器官。

 

但是在2014年,一种啮虫目的小型昆虫打破了这一规律。研究人员发现,在巴西洞穴中四种啮虫目的昆虫,雌性都演化出了gynosome(其“雄性生殖器官”,目前还没有标准译名),这是一种能够勃起的、基部膜质而端部骨化的插入式构造。雌性昆虫在交配过程中,借助这个穿透雄性昆虫的生殖器官。因此,雄性生殖器也有相对的互补变化,形成了膜状的“阴道样”腔。日本北海道大学的昆虫学家Kazunori Yoshizawa和庆应义塾大学(Keio University)的生物学家Yoshitaka Kamimura与同事发现,当这些啮虫目昆虫交配时,雌性会爬到雄性上,在长达70个小时的交配过程中用gynosome固定雄虫。雄虫精液中的精子和营养物质就通过gynosome中的管道被转移到雌性的储存器官里,储存器官里有一个特殊的开关阀,能让雌性同时储存两次雄性输送来的精子。

 

啮虫目雌性昆虫的“雄性生殖器官”

啮虫目雌性昆虫的“雄性生殖器官”。图片来源:Cell

 

“当我们解剖观察雌性Neotrogla时,”Kamimura在电子邮件中写道,“我们都有种正在观察雄性的错觉。”

 

这一发现获得了2017年搞笑诺贝尔奖,还引发了这一器官是否可以称为 “雌性阴茎”的争论。一些专家反对这样命名,他们认为gynosome只负责收集精子,而不是输送精子。现在,研究人员有了进一步发现。《生物学快报》(Biology Letters)报告称,gynosome在两个不同种属的啮虫目昆虫中经历了两次独立演化,包括南美洲的Neotrogla和非洲的Afrotrogla。科学家试图更深入地了解这些啮虫目动物中为什么出现生殖结构的逆转,这对于理解性别选择理论将有很大帮助,此外他们还能在此基础上探索性别角色的选择压力,评估环境和生态在生殖器进化中的作用。

 

研究人员推测,Neotrogla性别角色逆转的一个主要原因是洞穴里面临严重的食物短缺。为获得足够的营养和水,雌性只能通过交配从雄性身体获得营养物质。由于雌性可以同时囤积两份营养物质,因此,雌性对雄性的争夺更为激烈。加之交配时的身体位置和其他因素,雌性进化出了gynosome,而雄性则为了适应这个结构,几乎完全失去了阳茎(雄性昆虫的生殖器官)。

 

gynosome

 

南美啮虫目动物Neotrogla braziliensis雌性具有gynosome。研究人员认为,这种结构相当于“雄性生殖器官”。

 

尽管从昆虫解剖结构来看,Afrotrogla和Neotrogla的生殖器是特例,但它们的存在实际上是对性别选择理论的肯定。生存压力会让两性动物在交配中投入较少能量,并想办法获得有限的资源。因此,这种特殊的生殖器结构并不是某一性别独有的,而是能量消耗和进化多样化共同作用的结果。

 

Heinen-Kay还指出,这一发现具有更深远的意义。“从演化或者社会的层面来说,都有很多关于什么是性别、什么是性、什么才是自然等问题的讨论,”她说,“我认为这样的研究对回答这些问题是很重要的。它展示了自然界的多样性,表明两种性别表现方式并不是不变的。”Heinen-Kay说:“重要的是后退一步,思考性行为背后更广泛的环境背景。”

 

事实上,不仅性别表现方式并不是一层不变,就连性别本身也并非是永恒不变的,在自然界中也存在性别转换的例子,比如:鳝鱼就有这样的特征,从刚出生到第一次性成熟鳝鱼都是雌性的,一般体型都在30cm以下。而随着成长它们会发生性别转换,雌性的鳝鱼卵巢退化,精巢开始出现,最后变成了雄性。所以一般来说,长度在35cm以上的鳝鱼,都是雄性个体。

 

神奇的自然界是不是充满奥秘等待我们发现呢?我们以后再和大家一起探索神奇的自然。

 

原文链接:

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

 

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