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研究者在菜粉蝶身上找到了阴齿

Ed Yong 发表于  2017-07-10 16:58

(球球/译)内森·莫尔豪斯(Nathan Morehouse)刚开始研究菜粉蝶的时候,没期待会有什么特别发现。个头小,颜色朴素,在六大洲都随处可见,菜粉蝶在以多姿多彩而闻名的蝴蝶家族中只是相当不起眼的一员。莫尔豪斯称之为“世界上最平淡无奇的蝴蝶”。他本来压根没想研究它,只是因为他原来想研究的蝴蝶经历了一次数量锐减,所以他需要一个(数量上)可靠的代替者。

“没想到这是我职业生涯最英明的选择,”他说。在过去的几年里,莫尔豪斯和他的同事们,包括同在匹兹堡大学的内森·克拉克(Nathan Clark),揭示出了这种看似平凡的蝴蝶却有绝对不同凡响的性生活。它拥有大到令人羞耻的精子包。它的生殖器可以兼当加强版的胃。它甚至还有一套绝对是真家伙的阴齿(vagina dentata)。

正在交配的菜粉蝶。图片来源:内森·莫尔豪斯

我们先从颜色说起。菜粉蝶通常呈白色的翅膀会反射很多紫外光,虽然我们看不到,但是蝴蝶们可以看到。在我们看来,这些蝴蝶显得平淡乏味,但是在它们自己的眼中,雌性带着一抹淡淡的薰衣草色,而雄性闪着绚烂的尊贵紫。莫尔豪斯发现雄性的颜色越明亮,它们对雌性就越有吸引力。为什么?

部分原因是,它们的颜色强度反映了身体有多健康。颜色图案取决于翅膀中所含的蛋白质,而作为幼虫,这些蝴蝶主要取食蛋白质含量较低的食物,比如卷心菜和甘蓝菜。只有最成功的个体才能吃够蛋白质,才得以在之后的蝶生中焕发出明亮的颜色。而这些雄性也能给雌性提供更诱人的礼物。

白粉蝶的射精和人类很不同,并不是白色的一坨,而是复杂结实的一包,叫作精荚。精荚包括坚硬的外壳,软软的内部营养物质,底部是一包精子。雄性把精荚放进雌性的袋状生殖系统——交配囊(bursa copulatrix)中。一旦进入交配囊,精子会游进第二个袋里——雌性之后会用这些精子来让自己的卵子受精。同时,她开始分解精荚的外壳来吸收内部的营养物质。所以,精荚也可算是一份结婚礼物——雄性以此来滋养孩子它妈,在它飞走之后很久还能发挥作用。

作为礼物,精荚可以算是非常实在了。平均每个精荚惊人地占到了雄性体重的13%。“研究射精的科学家常常带着小道具来开会,”莫尔豪斯说。“我可从来没能下决心带着19升的桶装水去。不过情况就是这样的 (要是你把它们调成和人类等比例的话)。这一发可是饮水机桶装水那么猛的。”

菜粉蝶的一发,换成人类的比例,相当于一桶饮水机桶装水。图片来源:Sierra Springs

这些庞然大礼营养极为丰富,雌性最终产下的卵,约有一半的蛋白质来自于这些礼物。所以雌性挑选那些颜色最明艳的雄性——它们能提供的精荚是最大的。

要是雄性每来一发都要射掉13%的体重,这肯定限制了它们一生中的发射次数。没人知道具体次数是多少,不过起码能有两三次吧。而且如果资源不够了,它们就会开始生产较小的精荚——并且开始分解飞行肌肉和内部器官。较年长的雄性甚至会消耗掉它们自己的内脏,来支援它们巨大精荚的形成。

相比之下,要了解雌性的交尾次数就简单多了。因为雌性无法完全消化掉精荚的外壳,哪怕是在它们已经完全吸收掉其中的营养之后。每只雌性都身负着它过往全部性伴侣的“遗产”,这些被掏空了的壳子仍留在它的生殖器中。解剖它的话,就能数出有几个壳子。莫尔豪斯就是这样得知大部分雌性一生交尾2-3次的,但是有些雌性能交尾多达6次。

从雌性的角度来看,既然每次交配都能得到一包营养,自然是交配越多越好。但是这对雄性来说却是灾难性的,因为后来的追求者的精子可能会取代它的精子。这截然不同的激励机制营造了一场激烈的两性之争,即雌性试图频繁交尾,雄性则试图制止。“这是一场拉锯战,决定了谁控制着雌性何时可以再次交尾。”莫尔豪斯说。不过这不是用身体竞赛,而是通过精荚的化学作用,在雌性体内所进行的一场看不见的竞争。

雌性在耗尽了现有精荚营养之后才会再次交配,因此雄性进化出了由极坚韧的蛋白质层层包裹的精荚。为了分析这层层叠叠的精荚,莫尔豪斯和克拉克的团队先要分解它们。而他们只有用浓硫酸煮才能分解这外壳。菜粉蝶的结婚礼物仿佛是用几近坚不可摧的包装纸封装着的。

雌蝶搞不来硫酸。它用啃的。它的交尾囊里有个叫做囊突(signum)的器官,靠它来把精荚咬穿。囊突看起来就好像长满尖牙的血盆大口,中间有一副铰链。“我喜欢告诉人们,我们发现了阴齿,不过是在蝴蝶身上发现的。”莫尔豪斯说。雌性收到精荚之后,交尾囊卡紧并收缩,囊突则围绕着中轴的铰链收缩。突破精荚需要24到36个小时的不停“咀嚼”。

囊突的特写。图片来源:内森·莫尔豪斯

为了辅助囊突,交尾囊还会分泌一剂蛋白酶混合物——胃也是用这种酶来消化食物的。但是莫尔豪斯的同事梅利萨·普拉克(Melissa Plakke)发现,交尾囊产生的蛋白酶浓度是菜粉蝶幼虫消化道中的二十倍。这种虫子的生殖系统比它们的胃还像胃。而在交尾囊忙着大嚼特嚼的同时,精子还能虎口脱险。精子会在几分钟之内游出交尾囊游进另一个袋,这样就不会被大量来袭的消化酶分解了。

这些特点——交尾囊、精荚、囊突,在蝴蝶和蛾子的世界中是很常见的,但是不同的物种为适应不同环境而进行了精心调整。就拿蚕蛾来说吧,人类在几千年前就驯化了这一物种,采集其幼虫吐的丝。人类控制了它们的性生活,为它们强制推行了一夫一妻制。在其它蝴蝶中存在的两性冲突问题,在蚕蛾中被人类消除了。因此,雄性蚕蛾所产的精荚更像是延时释放的胶囊,会自行分解。相应地,雌性交尾囊所产的蛋白酶水平也远低于其他蝴蝶的。蚕蛾的精子也懒洋洋的——它要花几个小时才慢慢溜达出雌性的交尾囊。

这还不算完。克拉克的同事卡米尔·麦斯林(Camille Meslin)发现,雄性并不是把打包好的精荚放进雌性体内,而是在雌性体内制作精荚。雄性利用阳茎——一个类似阴茎的器官——里的专门腺体,它先把精荚坚硬的外壳送过去,然后往里注入营养,最后用精子封口。

这一分成几步的过程让雌性有机会进行干预。麦斯林发现外壳的蛋白质有四分之一实际上来自雌性的蛋白酶。如果精荚新鲜出炉的时候就含有这些蛋白酶,那雌性就能先行一步开始分解它,缩短下一轮交尾的间隔时间。

被人类强制推行了一夫一妻制的蚕蛾。图片来源:Fine Art America

“雄性的射精会产生这么多强烈的影响:会改变雌性的生理机能、寿命、生殖,以及各种行为,如摄食和睡眠等。”牛津大学的简·派瑞(Jen Perry)说,但是这些研究“显示出,常被我们认为纯粹是雄性的特点,实际上是雌性和雄性的共同产物。这是一个重大的视角转变。以前我们认为,雌性仅需要从雄性那里接受一个巨大复杂的化合物包;现在我们认识到,雌性积极参与了这些包的形成。”

麦斯林还发现,雄性用来制作精荚的蛋白质和雌性用来“打入敌人内部”的蛋白酶都快速进化着。“如果确实存在一种正在进行时的、两性之间的进化军备竞赛,那这就是我们预计会发现的。”德比大学的卡里姆.瓦德(Karim Vahed)这么说。

故事可能还没结束呢。比如,伍斯特大学的萝拉·司罗特(Laura Sirot )想知道,雌性是否可以根据雄性精荚的坚韧程度来评估雄性。也许它们能用这类评估信息来决定是否要用最近交尾的雄性的精子来让卵子受精。那精荚中的其他化合物呢?是否会以某种方式影响雌性的行为呢?“我们早就知道昆虫精荚的结构很复杂,其中某些,比如萤火虫的精荚结构,甚至可以说很美;但是这项研究表明昆虫的精荚在生物化学上也很复杂。” 塔夫茨大学的萨拉·路易斯(Sara Lewis)说,“显然其中的两性之争暗潮汹涌。”

考虑到莫尔豪斯的发现,“暗潮汹涌”用来形容菜粉蝶本身也恰如其分。要是莫尔豪斯的名字有点眼熟,可能是因为我上周跟他聊过一种跳蛛,它们能用望远镜般的眼睛看到月亮。

“研究后院里就能找到的虫子的快乐在于,它常常能提醒我们,魔法还是就在我们身边,”他告诉我。“望远镜眼跳蛛载歌载舞,来获得异性的青睐。你家甘蓝菜上的蝴蝶用生殖系统里的牙来夺回对对自己繁殖时机的控制。生命有着不断惊艳我们的能力,而正是这种能力让我感到了作为科学家的幸福。我希望,我的工作能以某种细微的方式,为人们的日常生活带回一点孩童般的惊喜感。只有重新倾心于自然,我们才有机会拯救它。”(编辑:姜Zn)

编译来源

The Atlantic, This Common Butterfly Has an Extraordinary Sex Life

热门评论

  • 2017-07-11 14:09 大头米少
    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    那一桶是自身修炼出来的蛋白质,不是随便能买到的保健品。这么来一发你还能站起来算我输

    [24] 评论
  • 2017-07-11 15:03 鹿角甲虫
    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    不光蛋白质,还有桶

    下体要输出一个【19升的桶+水】

    [13] 评论
  • 2017-07-13 13:07 驭龙氏
    引用文章内容:“研究射精的科学家常常带着小道具来开会,”莫尔豪斯说。“我可从来没能下决心带着19升的桶装水去。

    所以你们开会都带什么小道具……

    [7] 评论

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全部评论(27)
  • 1楼
    2017-07-10 19:24 疑叶滋秋

    此处应有本

    来自 拉面的小尾巴
    [0] 评论
  • 2楼
    2017-07-10 23:00 有人
    引用@国产零零七 的话:这一发可是饮水机桶装水那么猛的。”菜粉蝶的一发,换成人类的比例,相当于一桶饮水机桶装水。图片来源:Sierra Springs


    里面主要是各种营养物质。


    相当于彩礼。

    [4] 评论
  • 3楼
    2017-07-11 10:56 壳啊壳啊壳啊壳

    果壳还是这种文章有意思!

    [4] 评论
  • 4楼
    2017-07-11 11:46 鹿角甲虫
    引用@国产零零七 的话:这一发可是饮水机桶装水那么猛的。”菜粉蝶的一发,换成人类的比例,相当于一桶饮水机桶装水。图片来源:Sierra Springs

    真 · 桶装水

    连着水桶一起出来。。。。。(精荚外壳)

    [4] 评论
  • 5楼
    2017-07-11 12:39 布拉德雷祭司的马甲

    女人希望得到更多异性给予的物质帮助
    而男人则需要阻止女人得到自己以外的男人的物质帮助

    说到底,这是个贯穿动物世界的规律


    来自 果壳的壳
    [2] 评论
  • 6楼
    2017-07-11 13:23 战猪不死

    要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    [1] 评论
  • 7楼
    2017-07-11 14:09 大头米少
    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    那一桶是自身修炼出来的蛋白质,不是随便能买到的保健品。这么来一发你还能站起来算我输

    [24] 评论
  • 8楼
    2017-07-11 14:54 天降龙虾
    引用文章内容:较年长的雄性甚至会消耗掉它们自己的内脏,来支援它们巨大精荚的形成。

    真·精尽而亡。。。。。

    [3] 评论
  • 9楼
    2017-07-11 15:03 鹿角甲虫
    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    不光蛋白质,还有桶

    下体要输出一个【19升的桶+水】

    [13] 评论
  • 10楼
    2017-07-12 16:36 DerLan

    真·送水

    [0] 评论
  • 11楼
    2017-07-13 10:44 黄汇驰
    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    一辈子就三发,你数着用吧……

    [5] 评论
  • 12楼
    2017-07-13 10:46 公孙智深
    引用@鹿角甲虫 的话:不光蛋白质,还有桶下体要输出一个【19升的桶+水】

    太太,我来送水了!

    [3] 评论
  • 13楼
    2017-07-13 11:38 iCnxT

    换成人类19L加桶等于直接生个宝宝了。

    女:老公,加油,马上就要出来了。

    男:老子再也不上你的当了,你个坑货,有种你试试。

    十个月后。。。。

    男:老婆,加油,马上就要出来了。

    女:老娘在也不上你的当了,你个坑货,二十年积蓄那么多,老娘下的出来吗?

    [2] 评论
  • 14楼
    2017-07-13 13:07 驭龙氏
    引用文章内容:“研究射精的科学家常常带着小道具来开会,”莫尔豪斯说。“我可从来没能下决心带着19升的桶装水去。

    所以你们开会都带什么小道具……

    [7] 评论
  • 15楼
    2017-07-13 13:18 雲追月丶
    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    一桶从你身上割下来的蛋白质,啪啪啪一次割十几斤肉你也要吗

    [0] 评论
  • 16楼
    2017-07-13 16:32 傷口

    螳螂瑟瑟发抖

    [1] 评论
  • 17楼
    2017-07-13 17:41 真名实姓

    初中时看过一部电影就叫阴齿……给年幼的我留下了深深的心理阴影。

    [0] 评论
  • 18楼
    2017-07-14 14:15 爱抚

    传说中的碧齿...........

    [1] 评论
  • 19楼
    2017-07-14 14:26 南极大海雀

    奇怪,这么多外来物质怎么没触发雌性的排异反应?

    [0] 评论
  • 20楼
    2017-07-14 14:49 Jugia
    引用@真名实姓 的话:初中时看过一部电影就叫阴齿……给年幼的我留下了深深的心理阴影。

    看到标题我也想到这个电影

    [0] 评论
  • 21楼
    2017-07-14 16:05 散装威士忌

    “平均每个精荚惊人地占到了雄性体重的13%”,我已经是个胖子,体质量有85 千克,13%只有11千克。19升是怎么来的?难道人类男性的平均体质量能达到146千克?

    [0] 评论
  • 22楼
    2017-07-14 17:32 注册好友

    作者名字好眼熟……莫尔豪斯?

    等我有十点法力值的时候??

    [0] 评论
  • 23楼
    2017-07-14 18:36 驭龙氏
    引用@南极大海雀 的话:奇怪,这么多外来物质怎么没触发雌性的排异反应?

    节肢动物很可能没有特异性免疫反应

    [0] 评论
  • 24楼
    2017-07-14 21:24 幼发拉底

    求望远镜眼跳蛛的那一期

    [0] 评论
  • 25楼
    2017-07-16 01:24 sdswh5

    要是能一次消耗掉19升脂肪,想想也挺不错的。

    [0] 评论
  • 26楼
    2017-07-16 08:51 Schlarger


    引用@战猪不死 的话:要是每次只需要付出一桶蛋白质就可以和雌性啪啪啪,恐怕大多数男人做梦都会笑醒

    原文中说是19升,这么重的牛肉价格在1000元左右。

    [0] 评论
  • 27楼
    2017-08-16 09:30 光-0430
    引用@南极大海雀 的话:奇怪,这么多外来物质怎么没触发雌性的排异反应?

    文章说雌性那里环境类似消化道,而且蛋白酶浓度还很高,外来物质大多都被消化了

    [0] 评论

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Ed Yong
Ed Yong 《大西洋月刊》特约撰稿人,报道科学新闻。

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