章鱼体内有寄生虫?!章鱼:那是我对象的丁丁……
1829年,动物学界泰斗级别的人物居维叶(Georges Cuvier),在船蛸(一类章鱼)体内得到了一条“寄生虫”,他给它起了一个学名。但这位大人物还不了解,它其实是一个生殖器。
不是寄生虫?
在大多数雄性章鱼和乌贼身上,有一个或者一对触腕特化成了专门传递精子的器官,称为茎化腕(hectocotylus,这个名字来自居维叶给它起的属名)。在交配中,雄性船蛸的生殖器会自动断掉,留在雌船蛸体内。
右:雌船蛸,上:雄船蛸,伸出了很长的茎化腕 | Dr Mary Gillham Archive Project / Flickr
离体之后,茎化腕仍然有一定的活动能力。头足动物的精子是装在精荚(spermatophore)里的,像是一包货物,所以茎化腕脱离身体,也不会影响精子的传输。
船蛸的亲戚印太水孔蛸Tremoctopus violaceus,是世界上雌雄差距最大的动物之一,雌章鱼的体长是雄性的50倍,体重差更是高达一万倍,为了完成在她巨大身体上“探险”的任务,印太水孔蛸的茎化腕比身体还要长。不过,我们还是不了解茎化腕的工作细节。
深海多足蛸Bathypolypus arcticus的茎化腕 | Picryl
顺便一提,茎化腕不是阴茎,头足纲有阴茎,但在有茎化腕的物种身上,阴茎不负责传送精子的工作。手鱿科的Chiroteuthis mega没有茎化腕,它的阴茎很长,可以把精荚放入雌性体内。
海蛞蝓的武艺
悲哀的事实:在动物世界里,雄性失去外生殖器,虽然不算常见,但相当普遍。科学家甚至为它们发明了不同的术语,在蛞蝓中,这一现象被称为apophallation(去掉阴茎),在蜘蛛中则称为emasculation(阉割)。
悲痛的呼唤…… | 黄金神威
接下来的问题是,进化适应的目的是传递更多的基因,为什么动物要自绝后路呢?答案(又)是万恶的精子竞争:在一些极端条件下,牺牲丁丁,可以提高自己的授精率。
关泽彩眞等人发表在《动物行为学期刊》(Journal of Ethology)上的一项研究,列举了十一种会断掉丁丁的海蛞蝓。其中十种都是在交配中断掉,丁丁的尖留在对方的生殖道内,作为一个塞子,阻止其他海蛞蝓再度授精。Goniobranchus reticulatus在交配之后断掉丁丁,可能是因为它的丁丁结构古怪,难以回收,而之所以古怪,是因为它要用丁丁把别“人”留在生殖道里的精子刮出来。
色彩鲜艳的海蛞蝓G. reticulatus | Bernard Picton / Wikimedia Commons
因为海蛞蝓是雌雄同体的,断剑之痛要由双方来承担。幸运的是,海蛞蝓的输精管内还有很长的“备用丁丁”,在失去丁丁之后可以“顶”出来作为替换,就像自动铅笔一样。
蛞蝓折戟沉沙
蛞蝓和海蛞蝓同为腹足纲,但算不上近亲。Ariolimax属是北美洲最大的陆生蛞蝓,一些种类是鲜明的黄色,因此有个可爱的绰号“香蕉蛞蝓”。香蕉蛞蝓的雄性外生殖器很大,在交配时偶尔会(约4%)无法拔出,然后对方就会把它咬断。
香蕉蛞蝓的雌性生殖道周围有肌肉,可以把丁丁夹住拔不出来。看起来,海蛞蝓失去丁丁,是由接受丁丁的一方“作案”的,这种情况又不同于船蛸和海蛞蝓的“主动切割”。香蕉蛞蝓能跟多个同类交配,所以蛞蝓们之间存在“情敌”的竞争关系。这时,能提高自己让卵子受精比率的策略,在进化上是有利的。
交配的香蕉蛞蝓 | Heike Reise & John M.C Hutchinson / Trends in Ecology & Evolution (2002)
香蕉蛞蝓不愿意跟无法提供精子的同类交配,失去丁丁就会“情场失利”,无法再接受“情敌”的精子,从而保证了第一个蛞蝓的受精率。蛞蝓咬掉丁丁之后,还可以把它取出来吃掉,也算是物尽其用。
不过,同样因为蛞蝓是雌雄同体,两方插入时也在被插入,存在两方丁丁都被咬掉的可能。内卷竞争的结果往往是两败俱伤。
大内高手蜘蛛
蜘蛛的雄性外生殖器,是长在嘴边的一对触须状器官,称为须肢(Pedipalps),也叫触肢,工作原理类似注射器,雄蜘蛛排出精液,吸到须肢里,注入雌蜘蛛的两个生殖孔。须肢的另一个作用是自动折断,堵住生殖孔,这跟海蛞蝓的丁丁很相似,但蜘蛛的内卷程度还要高出一等,甚至把“壮士断丁”分出了三个“门派”。
雄性的裂腹蛛Herennia multipuncta在交配中,须肢上用于插入的部分会断裂,堵住雌性的生殖孔。“塞子”并不是严丝合缝堵死的,其他雄性仍可以趁虚而入,见缝插针,所以失去须肢的雄蜘蛛仍会守在雌蜘蛛身边,驱逐“情敌”。失去须肢的蜘蛛甚至比完整的雄蜘蛛更加凶猛,这算是大内高手吗?
球蛛科的Echinotheridion gibberosum,交配之后须肢(箭头所指)留在雌性体内 | Matjaz Kuntner et al. / Biol. Rev. (2015)
金蛛属的Argiope aurantia更为悲壮。雄蜘蛛交配第一次时,断掉用于插入的器官,交配第二次,他就会直接死掉。因为雄蜘蛛很小(只有雌蜘蛛的1/50),他就像一块毛巾一样挂在雌蜘蛛身上。雌蜘蛛把他“摘下来”后,须肢会整个断掉,堵住雌性受精囊的入口。
球蛛科的Tidarren sisyphoides主张断舍离。它们是雌雄差距最大的蜘蛛之一,雌蛛的重量是雄蛛的100倍,为了匹配,须肢也相当之伟大,两个须肢加起来占到雄蜘蛛自重的20%。但副作用是雄蜘蛛拖着巨大的包袱跑不快。因此他会自己断掉一边的须肢,轻装上阵去寻找配偶。这还不够,交配完之后,雄蜘蛛会死掉,他已经失去了授精的能力,从基因传递的角度讲,已经是没有意义的垫脚石了。
E. gibberosum成年蜕皮之后,抛掉一边的须肢(箭头所指),减轻走路的负担 | Matjaz Kuntner et al. / Biol. Rev. (2015)
参考文献
作者:小袋熊
编辑:pee pee shrimp
丁丁历险记
船蛸
蜘蛛的恋爱
鲸的秘密生活
本文来自物种日历,欢迎转发
如需转载请联系sns@guokr.com