繁殖是动物生命中最重要的课题之一。为在激烈的繁殖竞争中拔得头筹,抢占先机,雄性动物各显神通,进化出了大小、形态各异的丁丁。
人类虽是高等的智慧生物,但也逃不掉进化的法则。研究显示,女性在进化中隐藏了排卵期,一年四季都可以,次数和时间均无限制;男性在进化中也丢失了重要特征,基因研究发现,人类祖先的丁丁长有骨骼(Y茎骨),这与现代人类相去甚远。
人类丁丁曾长有骨头,为何却在进化中丢失?
丁丁长骨头,这听起来匪夷所思,但实际上却是一种普遍的自然现象。在人类的近亲中,依然有灵长类保留了这根骨头,比如:大猩猩和黑猩猩都有一块Y茎骨。
黑猩猩也有丁丁骨
生物解剖学揭示了丁丁骨的奥秘,外观上多呈棍状,粗细、弯曲度、大小因物种而异。比如:大猩猩的丁丁骨只有6mm,相对大小微不足道;海象的丁丁骨则长达50~60cm,占体长的16~18%。
研究表明,丁丁骨只存在于真兽亚纲7个目的物种中,即非洲鼩目、食肉目、翼手目、灵长目、啮齿目和劳亚食虫目。但在2014年,Weimann等学者研究了一种美洲鼠兔,结果也在其丁丁上发现了一枚尺寸很小的Y茎骨,在科学界引发了轰动。
不同规格、尺寸的丁丁骨
这一发现意味着丁丁骨的存在范围更加普遍,因为美洲鼠兔在分类上属于兔形目。不仅如此,动物的丁丁骨还具有“不稳定性”,在进化过程中也可能会丢失。
不同物种的丁丁骨,具有不同的形态特征
以哺乳动物为例,其Y茎骨在进化中丢失了十次,获得了九次。丁丁骨并非同源结构,不同物种的丁丁骨分别独立进化。灵长类的丁丁骨普遍小巧,只有1~2cm,而人类更加特殊,根本不存在丁丁骨,这其实是进化丢失的结果。
灵长动物的系统进化树
丁丁骨到底有什么作用?可能有人会想当然地以为,有了丁丁骨,动物交配的时间会更持久。这种说法确实有一定道理。科学家认为,丁丁骨能延长动物的交配时间,一般在3分钟以上,雄性动物以此提高雌性受孕的几率,从而防止雌性与其他个体交配。
科学家还发现,交配时长和丁丁骨之间存在一定的关系:越是持久的雄性动物,其丁丁的尺寸就更大,而这样的动物一般都有丁丁骨的支撑。当然,凡事都有例外,比如:倭黑星星单次交配的时间只有15秒钟,但它们仍有一个Y茎骨,即便尺寸只有8mm左右。
丁丁骨的存在与插入持续时间的共同进化
有朋友可能会问了:既然丁丁骨在争夺配偶和延长时间方面如此重要,人类为什么还会失去它呢?对此,科学家也给出了解释:这和人类的生殖策略有关。
和其他动物相比,人类男性几乎没有性竞争,女性通常一次只和一名男性发生关系。久而久之,人类的生育策略发生了变化,这可能是“压垮”丁丁骨的最后一根稻草。
为了交配,动物们到底有多拼?
繁殖竞争普遍存在,各物种因此出现适应性演化,这种变化不仅体现在更快的速度、更强的身体上,还体现在形态各异的丁丁上。
美国listverse网站在2012年曾刊登了“全球十大意想不到的动物丁丁”案例,着实让人大开眼界。在这些动物面前,人类的尺寸完全不值一提,排名第一的藤壶就是个典型的例子。
藤壶有类似贝类一般的外壳,但它并不是贝类,而是甲壳动物,和虾蟹的关系更近。藤壶是一个“先浪后宅”的角色,在幼虫期会经历浮游幼虫、无节幼体、腺介幼体的自由阶段,完成变态后营固着生活,附着在礁石和海龟、鲸鱼的体表,再也无法随意移动。
为了繁殖后代,藤壶进化出了很长的丁丁,几乎是全身长度的8倍!在繁殖期,藤壶伸出超长的丁丁寻找附近的同伴,并将精子储存在邻居的体内。有意思的是,藤壶雌雄同体,既可以使同伴受精,也能“被受精”,或者两种情况兼而有之。
如果要论尺寸,地球上没什么生物比蓝鲸更厉害。蓝鲸是地球上现存最大的哺乳动物,体长可达33m,重180吨,与之相匹配的丁丁也是相当巨大。资料显示,一头成年蓝鲸的丁丁长达500cm(普通长度为240~300cm),直径长30cm,重达68公斤。根据每个gao丸的大小,蓝鲸单次射精量估计约为 35 美品脱,约合17升!
除了蓝鲸,一些小动物的丁丁也很有特色。比如:雄性臭虫的交接器(丁丁)又细又长,能直接刺入雌虫的腹部,并将精子注入其中。这些精子通过血淋巴扩散到雌虫的卵巢中,实现与卵子的结合。这种交配方式直接又暴力,科学家将之称为“创伤式授精”( Traumatic insemination )。
不过,这种交配策略也有弊端。一方面,雌虫因受到雄虫的攻击而产生创口,更容易被细菌感染,导致存活率下降;另一方面,注入的精子也会引发免疫反应,同样不利于生存力的提高。
猫的生Z器长有倒刺,鸭进化出螺旋状丁丁
对人类而言,发生性 行为不单是为了繁殖后代,更可能是为了获得生理快感,一个带刺的丁丁显然会让人无法接受。
奇葩的是,猫科动物普遍都有带刺的丁丁,这无疑会使交配过程变得异常痛苦。因此,母猫在交配时往往会发出尖叫声,等交配结束后,甚至还会反过头来攻击公猫。
公猫丁丁的倒刺到底有什么作用?科学家提出了两种解释。
第一种解释:刺激排卵。母猫在交配前不会排卵,丁丁刺的作用是刺激母猫的生Z器官,便于排卵受精。
第二种解释:完成交配。猫科动物天生具有独来独往、逃避痛苦的本能,公猫丁丁上的倒刺能防止母猫猫在交配过程中逃跑,即加强对母猫的身体控制,保证完成交配过程。
值得一提的是,猫丁丁上的倒刺并非一出生就有,而是在3个月大时才会开始发育,6个月大时发育完全,全程还需要gao丸激素的刺激。只要提前绝育,避免gao丸激素的作用,公猫的丁丁就不会发育出倒刺。
如果说猫的生Z器让人不能理解,那么鸭子的丁丁就更让人离谱了。鸭类的丁丁呈螺旋状结构,形似开瓶器;尺寸也很大,长度可达20cm,约占体长的一半。据维基百科记载,阿根廷蓝嘴鸭的丁丁能长到42.5cm,而该物种的平均体长也只有36~46cm!
与丁丁的外形相反,雌鸭的生Z器则是反螺旋结构,这使得受精变得异常困难。说到这,大家可能一头雾水:为什么会出现这样的结构?科学家认为,雌鸭生Z器的构造是“性竞赛”的结果!因为在鸭子的世界中,强迫交配的现象很常见,雄鸭的交配行为十分暴躁,甚至有雌鸭因此丧命。
此时,反螺旋的结构就增加了受精的难度,有助于摆脱(淘汰)特定雄鸭的精子,相当于提高了雌鸭的性选择权。如果雌鸭想与某个雄鸭交配时,就可以放松泄殖腔的肌肉,使雄鸭的丁丁更容易进入,精卵更容易结合。因此,螺旋和反螺旋的生殖结构实际上是雄鸭和雌鸭在生育选择上的较量。
科学家还发现,鸭子丁丁的长度存在明显的季节性变化,夏季的尺寸普遍更长,冬季则最短。由此可见,丁丁的变化远比想象中更加“灵活”,五花八门的丁丁其实不足为怪!
总结
动物的丁丁千奇百怪,形态各异,表面上毫无章法可循,实则是交配竞争和适应性进化的结果。动物如此,人类又何尝不是如此?