有兩根丁丁的動物,更愛用哪一根交配?別笑,這是正經研究

有兩根丁丁的動物,更愛用哪一根交配?別笑,這是正經研究
2021年12月06日 10:00 新浪科技綜合

  有位科學家,許多年來一直對某類昆蟲的丁丁著迷。畢竟,它們擁有不止一根丁丁,而兩根丁丁要如何使用,人類可能不曾體驗過……

  撰文 | 栗子

  審校 | 二七

  眾所周知,正常情況下人類男性的外生殖器只有一根。當然,也就不需要選擇用哪一根。

  但有一些昆蟲就不同了,它們中的雄性有兩根陽莖可以用來插入雌性體內,還能左邊右邊換著用。

  蠼螋(qú sōu)里便有不少這樣的例子。你也許會羨慕好奇:它們有沒有左右撇子之分?

  慶應義塾大學的上村佳孝教授,和他的小伙伴們,研究這件事已經超過20年了。最近,他們又有新的發現。

  左撇子少見嗎?

  首先需要說明的是,“蠼螋”并不是單一物種,而是所有革翅目昆蟲的統稱。在這個大類下面,一些物種有兩根陽莖,另一些物種則只有一根(為了方便,下稱陽莖為“丁丁”)。

  這次科學家研究的對象,都是雄性有兩根丁丁的物種:一是納蠼螋(Nala lividipes),二是尼納蠼螋(Nala nepalensis)

  這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,等到丁丁充血膨脹并插入雌性的受精囊,丁丁里的輸精管就可以直接把精子送過去。

  蠼螋每次交配大約會持續40分鐘,其間科學家躲在一旁,邊觀察邊錄制“蟲片”。交配時,雄性蠼螋使用了哪根丁丁不難分辨,工作的那根朝后,空閑的那根朝前。觀察了181只雄性納蠼螋和23只雄性尼納蠼螋與雌性之間的的單次交配后,科學家發現,納蠼螋中有49.2%的雄性用了右丁丁,而尼納蠼螋中有43.5%的雄性用了右丁丁。

  研究團隊覺得,這兩個數據從統計學上講,都和50%相差不多。換句話說,用左丁丁和用右丁丁的雄性大致各占一半。不過這只是一次交配,再交配的時候它們會改用另一根丁丁么?

  接下來,科學家便要欣賞更多“蟲片”。在觀察了每只雄性蠼螋與雌性進行的多次交配之后,科學家計算得出:雄性在一天內換邊的概率大約是0.7%–1.6%,相當于平均每隔64天-143天,才會把那根不常用的丁丁換上場來。

  也就是說,每只雄性都有自己的慣用丁丁,左撇子和右撇子基本各占一半。看到這樣的結果,科學家有些吃驚,因為他們曾經研究過另一個物種的蠼螋,雄性左右撇子的比例卻十分懸殊。

  左撇子也可以很少見

  同是慶應大學的上村教授團隊,同是探索雄性蠼螋的丁丁使用習慣,只不過當年科學家們研究的物種叫溪岸蠼螋(Labidura riparia)

  它與上文出現的納蠼螋和尼納蠼螋一樣,都屬于革翅目蠼螋科(但歸于不同的屬),都擁有兩根丁丁、每次交配都只用其中一根,且休息的那根都朝前。

  科學家在2006年和2019年,調查了溪岸蠼螋在不同地區的10個種群。結果發現,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%還是右丁丁有缺陷的個體。

  溪岸蠼螋的左右丁丁在形態上并無明顯差異。但科學家卻說,雄性在完全沒有性經驗的情況下,就已經產生了對右丁丁的偏好。甚至,在性生活以外的時間,兩根丁丁的擺放方式也體現出了這種偏好: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勢。

  由此團隊推測,這些昆蟲可能是在漫長的自然選擇中,保留了使用右丁丁的習慣。不過好在,它們的兩根丁丁,還沒有被自然選擇淘汰掉一根。

  順著這條思路,科學家調查了另外5個只長一根丁丁的蠼螋物種,它們和雙丁丁的溪岸蠼螋擁有共同的祖先。結果發現,這些物種在歷史長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愛使用右丁丁導致的結果。那么,這種強烈偏好是怎么來的?

  雄性用哪只丁丁,取決于雌性?

  為什么在溪岸蠼螋當中,接近九成的雄性都是右撇子;而在納蠼螋尼納蠼中,雄性的左右撇子幾乎各半?

  要回答這個問題,首先必須確認的一點是:這些物種的健康雄性,身上的兩根丁丁都沒有壞掉。當科學家給它們打了麻醉藥、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體內,并成功授精。

  既然雄性的左右丁丁,在功能上沒有明顯差別,可能就要從雌性身上找原因。

  雌性溪岸蠼螋的受精囊有個盤繞的結構,且盤繞方向幾乎全是逆時針。這樣一來,受精囊的開口就會偏向左側。而雄性丁丁的輸精管,是微微向內彎曲。于是科學家覺得,當雌雄“屁股對屁股”時,右丁丁輸精管的朝向更適合插入(如下圖左),左丁丁用起來就沒那么絲滑,所以右撇子雄性在這個物種里成了主流。

  (c)為溪岸蠼螋交配示意圖,螺旋狀“管子”為雌性授精囊的部分結構,因溪雄性頭部朝向圖的下方,圖左為右丁丁插入受精囊,圖右為左丁丁插入受精囊。(e)為兩根丁丁,其中灰色細長部分為向內微微彎曲的輸精管,右丁丁的彎曲方向更適合插入(圖片來源:原論文)

  這種奇妙的螺旋,是蠼螋屬(Labidura)特有的結構。而新研究中的納蠼螋尼納蠼螋兩個物種,是來自納蠼螋屬(Nala):這個屬里雌性的受精囊,似乎沒有什么更利于右丁丁(或左丁丁)發揮的特殊結構。假如兩邊用起來差別不大,左撇子和右撇子數量相當也便不足為奇——它們都是自然選擇的產物。

  不過,即便兩根丁丁一樣好用,健康的雄性也很少讓二者交替上陣,常用的只有一根。團隊推測,也許換邊要消耗比較大的能量,因此蠼螋才不太讓左右丁丁輪流值班。那么,長出兩根丁丁還有什么意義?

  科學家相信,擁有備用丁丁是個優勢。若一根丁丁生來有缺陷或日后被科學家切掉,另一根丁丁還能派上用場。除此之外,這些蠼螋的丁丁本來就有緊急時刻被丟棄的設定,像壁虎的尾巴那樣:在雌雄蠼螋交配過程中,科學家用鑷子捏住雄性的腹部輕輕一拎,雄性便永遠地離開了那根工作中的丁丁,把它留在雌性的身體里。注意,這是自動離開,不是被動切除。

  當然,在那之后它還剩一根丁丁,性行為也照常進行。

  其他動物也有兩根丁丁?

  蠼螋是昆蟲,屬于無脊椎動物。而脊椎動物中的一部分物種,也擁有“雙丁丁”的配置。

  在魚類當中,雄性鯊魚有成對的鰭足(clasper)用來交配,且可以根據雌性所在的位置,選擇使用左邊還是右邊的鰭足。另外,蛇和蜥蜴等等一些爬行動物,雄性身上名叫半陰莖(hemipenis)的外生殖器也會成對出現。

  2014年的一項研究認為,爬行動物的外生殖器成雙成對,和它們從海洋到陸地的遷移不無關系。在生活方式發生轉變的過程中,有一些原本要長成后腿的組織,可能演化成了生殖器官。

  相比之下,哺乳動物和鳥類的外生殖器,可能是由一些原本會成為尾巴的組織發育而來。所以,人類的丁丁沒有成對出現,而是只有一根。

  唯一的一根,一定要珍惜。

  原論文:

  https://academic.oup.com/biolinnean/advance-article-abstract/doi/10.1093/biolinnean/blab111/6357234

  參考鏈接:

  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17051546/

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jeb.13486

  https://academic.oup.com/aesa/article-pdf/97/5/903/26914063/aesa97-0903.pdf

  https://link.springer.com/article/10.1007/s001140100259

  https://europepmc.org/article/pmc/pmc5126516

  https://www.nature.com/articles/nature13819

  https://www.smithsonianmag.com/science-nature/half-of-these-earwigs-use-their-right-penis-the-other-half-use-their-left-penis-why-180978927/

  本文轉自《環球科學》

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