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【不正常生物推廣】日本科學家發現雌性陰莖在囓蟲目演化兩次

樓主 光山里長不嘴砲 tcss0612
兩種在地理學上分離的昆蟲,獨立演化出了可勃起的雌性陰莖。
這不是輕小說的標題,而是日本科學家吉澤和徳對於榨精蟲的最新研究成果。

Neotrogla是一種原產於巴西洞穴的嚙蟲目昆蟲,Neotrogla最大的特徵在於
母蟲的生殖器官是棍狀的,公蟲的生殖器官是穴狀的。
交配時,母的Neotrogla會用生殖器官插入公蟲,吸取公蟲的精液。並把營養價值很高的精液作為食物

Afrotrogla是一種原產於非洲洞穴的嚙蟲目昆蟲,Afrotrogla最大的特徵在於
母蟲的生殖器官是棍狀的,公蟲的生殖器官是穴狀的。
交配時,母的Afrotrogla會用生殖器官插入公蟲,吸取公蟲的精液。並把營養價值很高的精液作為食物

!? 等等,這設定重複了吧!?沒錯,性器官公母顛倒這種莫名奇妙的特徵,居然在兩種昆蟲上都有。NeotroglaAfrotrogla這兩個屬都演化出了雌性陰莖,並且有榨精的交配行為。



看到這種事情,一個稱職的生物學家很自然的反應會是:
這兩個屬是否有演化上的關連?雌性陰莖到底是甚麼時候演化出來的?演化了幾次呢?
為了解答雌性陰莖在演化上的出現次數與親緣關係,美日兩國的雌性陰莖權威吉澤和徳與Charles Lienhard等人,合作研究了這類昆蟲的型態學與演化關連。


前方高能警告:大量支序分類學與演化論




利用基因序列與分析顯示,Afrotrogla Sensitibilla Neotrogla 三者可以形成一個分支,有一個想像中的共同祖先S。其中Afrotrogla Sensitibilla較為接近。此結果在地理學上十分合理:SensitibillaAfrotrogla都分佈在非洲南部,而Neotrogla分佈在南美洲。

因此,雌性陰莖的演化有兩種可能:
祖先假說:
雌陰莖演化出現一次,假想共同祖先S具有雌陰莖,Sensitibilla失去了雌陰莖。真是可惜。

兩次假說:
雌陰莖演化出現兩次,假想共同祖先沒有雌陰莖,Sensitibilla保留祖先的特徵。
雌性陰莖在Neotrogla Afrotrogla 分別演化出兩次。看來天擇偏好扶他。

由於假想祖先SP不具有雌陰莖,無雌陰莖才是祖徵,兩次假說的可能性比祖先假說大。再加上Neotrogla Afrotrogla 的雌陰莖在結構上十分不同。吉澤和徳與Charles Lienhard等人認為並辯護雌陰莖演化出現兩次才是正確的

c,d,e,f是Neotrogla 的雌性陰莖,注意她精美的倒鉤構造和基部的可膨脹固定栓塞,這些結構都是常見於延長交配時間的型態學改變。就如同其他動物的陰莖,這些傢伙的陰莖多樣性也是很高的,並且在型態上具有物種專一的拓樸互補性(GG要變成小穴的形狀了)
特別注意一下c圖,N.truncata的雌性陰莖,刺和可膨脹固定栓塞都比其他物種小很多。
g是Sensitibilla的性器官,長的很無聊我們在此跳過。
h是Afrotrogla 的雌性陰莖,在結構上缺乏基部的可膨脹栓塞,而且左右兩邊多了兩條不知道幹嘛用的長條骨片。這兩條骨片在上Neotrogla 完全找不到可能的同源器官。
ijkl是Neotrogla 的雄性陰道,注意他在結構上的物種專一互補性。(小穴要變成GG的形狀了)


吉澤和德解釋道
當然啦,陰莖在非水生環境中的最大功能是確保精子配送成功。不過我覺得性擇在雄性陰莖的演化中肯定也扮演重要作用,畢竟不是所有陸生動物都有陰莖,例如很多鳥類就沒有。在典型性擇中,雌性挑剔精深,雄性則多廣遍佈。雄性陰莖在不同物種裡獨立演化出多次,大概是用來進行較主動和主導的交配行為。(強X)但是,性別策略的反轉並無法直接導致性器官反轉。

吉澤和德還指出,性軍備競賽在Neotrogla truncata裡反而是降溫的,Neotrogla truncata的陰莖上倒鉤大量減少。推測可能與Neotrogla truncata的棲息地有關,他們棲息的洞穴特別乾燥,掠食者稀少,交配對像也稀少,在此狀態下,交配較不會被掠食者打擾。雌性確保精液來源的演化壓力因而較低

吉澤和德總結道:
雌性陰莖的演化過程也可以提供我們關於雄性陰莖是如何出現的洞見。


參考資料:Independent origins of female penis and its coevolution with male vagina in cave insects (Psocodea: Prionoglarididae)
在洞穴昆蟲(Psocodea:Prionoglarididae)中雌性陰莖的獨立起源及相應雄性陰道的共演化

小辭典
軍備競賽:
指生物共演化時,我演化出a來抵抗你,你演化出b來反制我,我又演化出c來反制你的反制的現象。

假想共同祖先:
通常簡稱為共同祖先common ancestor
理論上存在的祖先,是這類生物的共同祖先,具有這個類群生物的原始特徵。
哺乳類通通都是某種長的像小老鼠的生物演化來的,他會哺乳,有耳朵,色盲,被恐龍追著跑。這個小動物就是哺乳類的假想共同祖先。
由於假想共同祖先一定已經滅絕了,所以對於他長怎樣具有甚麼特徵只能用理論作出推論,所以才是"假想",這個概念在想像和解釋物種演化上十分有幫助。

抓握器paramere:
雄性昆蟲腳上的尖刺或鉤子,用來在交配時抓住雌蟲強制性交。

陰莖:
插入的性器官,通常是用來傳遞精液。

支序樹:
利用比較特徵差異,推論出生物是如何演化成現在的樣子的關係圖。也就是演化的歷史學。
因為歷史發生在過去,無法直接觀察,因此支序樹永遠只能用理論計算與推論。


光山的感想:
光山認為這代表性別倒置性器官,在這個情境下是可靠的演化策略,否則不會個別出現兩次。就像CAM和長刺是沙漠環境的可靠策略一樣。
不過為什麼陰莖的固定能力降低和交配不會被打擾相關啊?
交配容易被打擾時為什麼陰莖的固定能力要提升?
我本子看的少不要騙我啊。

然後這是吉澤和德實驗室的LOGO
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