阴茎进化之谜与性选择

2018-12-07 22:00 来源:丁香园 作者:方崇国
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世界之大,无奇不有。朋友,你知道吗?有些物种的阴茎长度可以超过体长;一些蠼螋有两个阴茎;许多有袋类动物和蛇有个分叉的阴茎;在罕见的情况下,雌性拥有插入到雄性体内的器官。

阴茎的进化一直是一个问题。关于这个方面,来自英国的 David 等专家在 2018 年 11 月的 Nature Reviews 上发了一篇相关综述,本文就其中的部分重要观点予以整理。(没时间的同学可以拉到最后看结论)

对于体内受精的物种来说,阴茎可以促进精子有效地从一个有机体传递到另一个有机体。这也是大多数有性生殖的基础。尽管这一过程看起来很简单,但不同物种间的阴茎(或与之密切相关的生殖器结构,在此也称为阴茎)形态差异非常大,甚至阴茎数量也有不同。即使在其他方面差异很小的近亲物种中,阴茎形态也可以有高度不同。

阴茎的进化非常迅速,而且分化多向。目前的证据表明,性选择是阴茎进化的主要驱动力。(自然选择和基因多效性也对阴茎进化产生影响)

性选择和阴茎进化

性选择就是同一物种同一性别的成员之间的繁殖竞争。如果个体的某些特征增加交配和(或)确保受精的可能性,产生更多的后代,那么这种优势特征就符合性选择。例如,在许多物种中,较亮色的雄性会吸引更多的配偶,所以雄性的颜色是性选择的。同时,上述性状的遗传变异必须是可遗传的。

根据方程 r = sh2,其中 r 是指进化,s 是指选择的强度(在特定性状上,种群均值和育种者之差),h2 是指性状的可遗传性。可以看出,如果没有选择或遗传变异,就不可能发生进化。同时,选择和进化不是一回事。

换句话说,如果阴茎的某些特征影响到繁衍成功(选择),同时儿子在这一属性与父亲相似(遗传能力),那么阴茎就会进化。

交配后的性选择

性选择除了交配前的性选择(雄性竞争和雌性选择),还包括交配后的性选择(精子竞争和隐性雌性选择)。

精子竞争,就是当受精时有两个或更多雄性精子竞争雌性卵子。在体内受精物种中,雌性储存一个以上的精子,或由于交配迅速导致多个雄性在雌性生殖道中射精时,就会出现这种情况。插入式性器官的存在使雄性能够将更多的精子放置在离卵子更近的地方,从而在竞争中胜出。精子竞争可能对阴茎进化特别重要。

当雌性表型因雄性表型的某些元素而改变雄性受精概率时,就会发生隐性雌性选择(CFC)。CFC 包括(但不限于)有偏见的精子使用 (使用一些雄性的精子多于其他雄性),选择性的精子储存等。这种效应已经在鸡身上得到证实,雌鸡在与劣等雄鸡交配后会排出精子。

除了生殖器,CFC 和精子竞争还可以影响其他男性特征,比如精子的形态,精子的组成和交配行为。

阴茎上的性选择

性选择是影响阴茎形态的主要因素。一些研究者观察了昆虫群体的阴茎形态。这些群体要么是一夫一妻制的,没有交配后性选择,要么是雌性与多个雄性交配,有交配后性选择。研究表明,与一夫一妻制相比,有交配后性选择的群体的生殖器进化得更快,更多样。

反之,许多研究也表明在物种间和物种内,阴茎的形态会影响雄性繁殖的成功。尽管男性生殖器进化很快,但性选择并不特别依赖于阴茎形态。相对于其他特征,作用于生殖器的选择强度似乎并不强。

性冲突和性选择

生殖通常认为是一种合作。但事实上,两性在生殖决策上存在着激烈冲突。尽管性冲突在自然界中总是存在的,但它并非总是导致选择,它可以认为是选择的潜在因素。

性冲突可以延伸到阴茎形态,比如,某些甲虫有多刺的生殖器,这些特征增强精子的竞争力,却损害了雌性,因此性冲突产生性选择(反之亦然)。

最后我们来划下重点:1. 在体内受精的物种中,阴茎及其相关结构进化迅速且分化多向;2. 阴茎除了精子转移这项基础功能外还有更多深层次的意义;3. 性选择是阴茎进化的主要驱动力;4. 作用于生殖器的选择强度似乎并不强。

编辑: 杨洁

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