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茗荷之谜:巨大生殖器拥有谜一般的交配能力

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茗荷和它的亲戚藤壶都是甲壳亚门节肢动物,经常被误以为是贝壳类生物。这些粘附在礁石上生长的生物拥有异常巨大的生殖器官(相对于它们的身体比例来说),除此之外,它们还拥有谜一般的交配能力。

茗荷之谜:巨大生殖器拥有谜一般的交配能力

  有些藤壶拥有巨大并且还可以变形的生殖器 图片来源:Chris Neufeld

  茗荷(有时也被称为鹅颈藤壶)与藤壶同属甲壳亚门颚足纲蔓足下纲,但它们之间的差异同人类与大象的差异差不多大,是最古老的水生动物之一,与蜘蛛、昆虫等同属于节肢动物门。最新研究发现,一种生活在北太平洋的茗荷( Pollicipes polymerus )拥有远程授精(spermcast)能力。也就是说,这种茗荷的雄性会将精子射入海水中,让雌性从水中撷取精子使自己受精(藤壶与茗荷都是雌雄同体生物,但倾向于对异体授精,这里的雌雄仅代表精子的提供方和接受方)。同样拥有远程授精能力的生物还有海绵动物、水母、海葵等。

茗荷之谜:巨大生殖器拥有谜一般的交配能力

  茗荷射出了粘稠的精液。图片来源:理查德·帕马

  藤壶与茗荷和其他节肢动物的差异之处在于:它们不能自由活动。在每一次脱皮后,它们会分泌出一种粘性极强的胶质,把自己固定在礁石等硬质平面上。而恰恰因为不能移动,这种水生动物进化出了超长的生殖器,并且可以改变长短和形状,帮助自己与相邻的异体交配。

  一位研究藤壶的科学家这样描述藤壶的交配行为,“一位待交配藤壶随机摆动自己的生殖器以寻找附近的异体,找到对象后将精子射入对方的外套腔。”这种授精过程被称为伪性交(pseudo-copulation)。而且即便进化出了强壮的生殖器,绝大部分藤壶是雌雄同体的,它们还拥有独自繁衍后代的能力

茗荷之谜

  加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)的进化生物学家理查德·帕马(Richard Palmer)也参与了对茗荷的研究,他表示这种生物的雌雄同体是一个“技术故障”,研究人员从未发现茗荷有自我授精的案例。

  奇怪的是,即便茗荷是孤立的,它依旧能够从远处的异体处获得精子,即便这个距离已经超过了生殖器可触及的范围。帕马发现,茗荷有把精子射入水中的情况,他怀疑被孤立的茗荷就是从水中获得游离精子的。

茗荷之谜:巨大生殖器拥有谜一般的交配能力

  茗荷将自己固定在物体的表面上,比如岩石上。图片来源:理查德·帕马

  为了探清谜题,同在阿尔伯塔大学的玛珍·芭拉扎德(Marjan Barazandeh)带领一个科研团队对茗荷进行了研究,他们在2009年至2010年间从不列颠哥伦比亚省的海岸收集了一些茗荷。芭拉扎德和她的同事分析了在“生殖射程”内外的“怀孕”茗荷的DNA,结果发现,即便处于生殖器可触及范围之外,胚胎中仍有异体茗荷的遗传信息。这说明,茗荷从海水中得到了异体精子。

精子是如何被“吸收”的?

  目前,科学家们仍然不知道雌性茗荷是通过何种方式从海水中获得异体精子的。

  茗荷“射精”的频率很高,帕马猜测:“可能的情况是,潮水冲击过雄性茗荷的甲壳,上面黏有它的精子,精子随潮水被带给雌性茗荷……雌性茗荷就被授精了。”

  不论事实如何,茗荷的繁殖模式都对生物研究的意义都非常重大:“它推翻了一个世纪以来人们对茗荷类生物可以做什么、不能做什么的理解。”这句话摘抄于帕马的论文,此论文被发表在英国皇家科学院院刊《生物科学》(Proceedings of the Royal Society B)之上。

  关于藤壶和茗荷,我们还有很多不解之处,比如为何这种雌雄同体生物使用的是异体授精。为了解开这些谜题,芭拉扎德的团队正在进行进一步的研究

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