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1829年,動物學界泰鬥級別的人物居維葉(Georges Cuvier),在船蛸(一類章魚)體(ti) 內(nei) 得到了一條“寄生蟲”,他給它起了一個(ge) 學名。但這位大人物還不了解,它其實是一個(ge) 生殖器。
不是寄生蟲?
在大多數雄性章魚和烏(wu) 賊身上,有一個(ge) 或者一對觸腕特化成了專(zhuan) 門傳(chuan) 遞精子的器官,稱為(wei) 莖化腕(hectocotylus,這個(ge) 名字來自居維葉給它起的屬名)。在交配中,雄性船蛸的生殖器會(hui) 自動斷掉,留在雌船蛸體(ti) 內(nei) 。
右:雌船蛸,上:雄船蛸,伸出了很長的莖化腕 | Dr Mary Gillham Archive Project / Flickr
離體(ti) 之後,莖化腕仍然有一定的活動能力。頭足動物的精子是裝在精莢(spermatophore)裏的,像是一包貨物,所以莖化腕脫離身體(ti) ,也不會(hui) 影響精子的傳(chuan) 輸。
船蛸的親(qin) 戚印太水孔蛸Tremoctopus violaceus,是世界上雌雄差距最大的動物之一,雌章魚的體(ti) 長是雄性的50倍,體(ti) 重差更是高達一萬(wan) 倍,為(wei) 了完成在她巨大身體(ti) 上“探險”的任務,印太水孔蛸的莖化腕比身體(ti) 還要長。不過,我們(men) 還是不了解莖化腕的工作細節。
深海多足蛸Bathypolypus arcticus的莖化腕 | Picryl
順便一提,莖化腕不是陰莖,頭足綱有陰莖,但在有莖化腕的物種身上,陰莖不負責傳(chuan) 送精子的工作。手魷科的Chiroteuthis mega沒有莖化腕,它的陰莖很長,可以把精莢放入雌性體(ti) 內(nei) 。
海蛞蝓的武藝
悲哀的事實:在動物世界裏,雄性失去外生殖器,雖然不算常見,但相當普遍。科學家甚至為(wei) 它們(men) 發明了不同的術語,在蛞蝓中,這一現象被稱為(wei) apophallation(去掉陰莖),在蜘蛛中則稱為(wei) emasculation(閹割)。
悲痛的呼喚…… | 黃金神威
接下來的問題是,進化適應的目的是傳(chuan) 遞更多的基因,為(wei) 什麽(me) 動物要自絕後路呢?答案(又)是萬(wan) 惡的精子競爭(zheng) :在一些極端條件下,犧牲丁丁,可以提高自己的授精率。
關(guan) 澤彩眞等人發表在《動物行為(wei) 學期刊》(Journal of Ethology)上的一項研究,列舉(ju) 了十一種會(hui) 斷掉丁丁的海蛞蝓。其中十種都是在交配中斷掉,丁丁的尖留在對方的生殖道內(nei) ,作為(wei) 一個(ge) 塞子,阻止其他海蛞蝓再度授精。Goniobranchus reticulatus在交配之後斷掉丁丁,可能是因為(wei) 它的丁丁結構古怪,難以回收,而之所以古怪,是因為(wei) 它要用丁丁把別“人”留在生殖道裏的精子刮出來。
色彩鮮豔的海蛞蝓G. reticulatus | Bernard Picton / Wikimedia Commons
因為(wei) 海蛞蝓是雌雄同體(ti) 的,斷劍之痛要由雙方來承擔。幸運的是,海蛞蝓的輸精管內(nei) 還有很長的“備用丁丁”,在失去丁丁之後可以“頂”出來作為(wei) 替換,就像自動鉛筆一樣。
蛞蝓折戟沉沙
蛞蝓和海蛞蝓同為(wei) 腹足綱,但算不上近親(qin) 。Ariolimax屬是北美洲最大的陸生蛞蝓,一些種類是鮮明的黃色,因此有個(ge) 可愛的綽號“香蕉蛞蝓”。香蕉蛞蝓的雄性外生殖器很大,在交配時偶爾會(hui) (約4%)無法拔出,然後對方就會(hui) 把它咬斷。
香蕉蛞蝓的雌性生殖道周圍有肌肉,可以把丁丁夾住拔不出來。看起來,海蛞蝓失去丁丁,是由接受丁丁的一方“作案”的,這種情況又不同於(yu) 船蛸和海蛞蝓的“主動切割”。香蕉蛞蝓能跟多個(ge) 同類交配,所以蛞蝓們(men) 之間存在“情敵”的競爭(zheng) 關(guan) 係。這時,能提高自己讓卵子受精比率的策略,在進化上是有利的。
交配的香蕉蛞蝓 | Heike Reise & John M.C Hutchinson / Trends in Ecology & Evolution (2002)
香蕉蛞蝓不願意跟無法提供精子的同類交配,失去丁丁就會(hui) “情場失利”,無法再接受“情敵”的精子,從(cong) 而保證了第一個(ge) 蛞蝓的受精率。蛞蝓咬掉丁丁之後,還可以把它取出來吃掉,也算是物盡其用。
不過,同樣因為(wei) 蛞蝓是雌雄同體(ti) ,兩(liang) 方插入時也在被插入,存在兩(liang) 方丁丁都被咬掉的可能。內(nei) 卷競爭(zheng) 的結果往往是兩(liang) 敗俱傷(shang) 。
大內(nei) 高手蜘蛛
蜘蛛的雄性外生殖器,是長在嘴邊的一對觸須狀器官,稱為(wei) 須肢(Pedipalps),也叫觸肢,工作原理類似注射器,雄蜘蛛排出精液,吸到須肢裏,注入雌蜘蛛的兩(liang) 個(ge) 生殖孔。須肢的另一個(ge) 作用是自動折斷,堵住生殖孔,這跟海蛞蝓的丁丁很相似,但蜘蛛的內(nei) 卷程度還要高出一等,甚至把“壯士斷丁”分出了三個(ge) “門派”。
雄性的裂腹蛛Herennia multipuncta在交配中,須肢上用於(yu) 插入的部分會(hui) 斷裂,堵住雌性的生殖孔。“塞子”並不是嚴(yan) 絲(si) 合縫堵死的,其他雄性仍可以趁虛而入,見縫插針,所以失去須肢的雄蜘蛛仍會(hui) 守在雌蜘蛛身邊,驅逐“情敵”。失去須肢的蜘蛛甚至比完整的雄蜘蛛更加凶猛,這算是大內(nei) 高手嗎?
球蛛科的Echinotheridion gibberosum,交配之後須肢(箭頭所指)留在雌性體(ti) 內(nei) | Matjaz Kuntner et al. / Biol. Rev. (2015)
金蛛屬的Argiope aurantia更為(wei) 悲壯。雄蜘蛛交配第一次時,斷掉用於(yu) 插入的器官,交配第二次,他就會(hui) 直接死掉。因為(wei) 雄蜘蛛很小(隻有雌蜘蛛的1/50),他就像一塊毛巾一樣掛在雌蜘蛛身上。雌蜘蛛把他“摘下來”後,須肢會(hui) 整個(ge) 斷掉,堵住雌性受精囊的入口。
球蛛科的Tidarren sisyphoides主張斷舍離。它們(men) 是雌雄差距最大的蜘蛛之一,雌蛛的重量是雄蛛的100倍,為(wei) 了匹配,須肢也相當之偉(wei) 大,兩(liang) 個(ge) 須肢加起來占到雄蜘蛛自重的20%。但副作用是雄蜘蛛拖著巨大的包袱跑不快。因此他會(hui) 自己斷掉一邊的須肢,輕裝上陣去尋找配偶。這還不夠,交配完之後,雄蜘蛛會(hui) 死掉,他已經失去了授精的能力,從(cong) 基因傳(chuan) 遞的角度講,已經是沒有意義(yi) 的墊腳石了。
E. gibberosum成年蛻皮之後,拋掉一邊的須肢(箭頭所指),減輕走路的負擔 | Matjaz Kuntner et al. / Biol. Rev. (2015)
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