動物的精子是怎樣採集（這些雌性的丁丁）

2023-05-26 03:14:25

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吸精大法。

在地球另一側的南美大陸上，生活著某種神奇的生物。

表面上看，它們是不太起眼的昆蟲，身長只有大約3毫米。不過，細小的身軀裡隱藏著與其他平庸物種不同的特質：攜帶插入器的是雌性，雄性反而擁有陰道般的管狀結構。

自從知道了這件事，科學家便開始深入觀察它們的合體生活，並在之後發現，這些丁丁比想像中還要強大。

2010年，一位名叫羅德裡戈·費雷拉（Rodrigo Ferreira）的生物學家，在巴西東南部一處乾燥的洞穴中找到一些小蟲。費雷拉並不是昆蟲學領域的專家，他把收集到的樣本寄給了在瑞士日內瓦市博物館工作的昆蟲學家查爾斯·林哈德（Charles Lienhard）。

林哈德解剖這些小動物時，便發現了雌性體內雄偉的器官，形狀很像一般雄性昆蟲才有的陽莖。相反，同種的雄蟲身體裡卻意外地沒有一根。科學家給這些罕見的雌性丁丁取了一個專屬的名字，叫「gynosome」。他們還大膽猜想，交配的時候雌性大概會把丁丁伸出來，插入異性體內吧。

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而在證實這個猜想前，科學家先確定了三個新物種，它們都是雌性有丁丁的小型昆蟲。科學家把三個物种放進一個新的屬，命名為「Neotrogla」。而Neotrogla屬於昆蟲綱裡的囓蟲目（Psocoptera），這個目的昆蟲正是林哈德的主要研究對象，常常被人稱為書蝨（booklice）或樹皮蝨（barklice），它們不是蝨子，不過形態和大小都與蝨子相近。

2013年，林哈德和費雷拉又發現一種類似的昆蟲，雌性也有丁丁狀結構，至此Neotrogla屬就有4位成員了。當然，這並不是故事的結束，只是個開始。

畢竟，那時科學家還沒有仔細審視雌性進攻雄性身體的全過程，若想確認雌性丁丁到底有沒有插入功能，還需要繼續努力。這樣的課題想必十分誘人，另一位愛好囓蟲目的學者、日本北海道大學的吉澤和德博士也加入了團隊。

這一次，科學家們認真觀賞了Neotrogla的雌雄合體活動，並有了舉世矚目的發現。首先，這些昆蟲交配時最醒目的特徵，可能莫過於雌性在上雄性在下。另外，研究者在觀察其中一個物種（Neotrogla curvata）時發現，雌雄每一次合體大約會持續40-70小時之久。

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這應該是絕大多數人類無法企及的持久度了，但只與人類相比似乎不能證明它們突出的實力。科學家又列舉了同在囓蟲目（但雌性沒有丁丁）的一些物種，其中有的物種合體一次幾小時，有的物種一次僅幾十分鐘，遠遠不及Neotrogla的交配時長。科學家不得不懷疑，超長合體時間與雌性丁丁的功能有關係。

為了弄清雌性丁丁如何工作，研究團隊用大約80℃的熱水，把成對成對的昆蟲殺死在交配的過程中，再用一些試劑處理它們的身體，以便清晰地觀察內部情況。在那之後，科學家從顯微鏡裡看到，4種Neotrogla的雌性丁丁，都深深插進了配偶的身體。

在雄性的生殖腔裡，雌性丁丁早已膨脹起來，比平時的尺寸要大不少。丁丁的膜上還長滿了刺，可以幫助雌蟲固定在異性身上。這樣的丁丁和一對肛側板（paraprocts），共同把雄性的腹板（sternum）緊緊夾在了中間。

科學家試圖把一對合體的伴侶強行拉開，結果卻是雄性的腹部和胸部分離，而雄性依然沒有真正和女友分離。這就表明，雌性有足夠的能力將雙方的生殖器官牢牢鎖在一起，不容反抗。

當然，固定位置只是交配的第一步。在那之外，雌性丁丁還有個重要的任務，就是汲取雄性的精包。雌性丁丁後方連接著受精囊管（spermethecal duct），從雄性體內收集來的精包，要沿著這條管道進入雌性體內的受精囊（spermetheca），那是它儲存精子的倉庫。

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這些昆蟲能周而復始地繁衍，不是靠「他」的丁丁變大後噴射，而是「她」的丁丁變大後吸取，雌性和雄性的角色發生了奇妙的轉換。2014年，科學家把這項驚人的成果發表在《當代生物學》（Current Biology）雜誌，並迅速吸引了世界各地人類的目光。

吉澤和德博士也在接受訪問時興奮地說：「雌性丁丁是全新的構造，之前從來沒有發現過。」

但直到這裡，科學家們也沒有完全滿足。他們還想知道，雌性丁丁的主動技能背後究竟有怎樣的工作原理。

今年年初，又有一項新的研究發表，談起了Neotrogla雌性丁丁發揮功能的一些秘訣。

研究團隊又用80℃左右的熱水殺死了一些昆蟲（N. curvata和N. brasiliensis），處理過後再利用顯微CT（μCT）進行觀察。一部分昆蟲被殺時正在交配中，另一部分則是沒在交配的雌性，這讓科學家鎖定了兩組與性生活有關的肌肉。

其中一組肌肉，和丁丁的伸縮有關。比如，有一對肌肉與雌性丁丁的膜相連，科學家將它們標號為肌肉5。在交配過程中，肌肉5是繃緊的，丁丁是膨脹的；而在性生活以外的時間，肌肉5是鬆弛的，丁丁沒有膨脹。與肌肉5相反的是肌肉6，這對肌肉在昆蟲交配時是鬆弛的，在其他時間是繃緊的。

科學家認為，肌肉5可能幫助雌性伸出丁丁，肌肉6則會在交配完成時參與丁丁的回收。

紅色為肌肉5，橙色為肌肉6（a）為性生活之外的N. curvata，（b）為正在交配的N. curvata（圖片來源：原論文）

還有另外一組肌肉，編號為肌肉1-肌肉4。科學家發現，在Neotrogla的一些遠親當中，雌性雖然沒有丁丁，卻也有和肌肉1-4對應的肌肉。對比了肌肉1-4在昆蟲交配與不交配時的表現，再結合遠親身上相應肌肉的功能，研究者推測Neotrogla的肌肉1-4很可能在交配之後，幫助雌性恢復（restore）丁丁的膜。

而你或許還記得，雌性丁丁的膜上長滿了刺， 能幫雌性鎖住雄性的軀體。假如肌肉1-4為膜的恢復提供了肌肉力量，它們的存在可能有利於雌雄之間的穩定合體。

如果現實真像科學家推測的一樣，那麼兩組肌肉加在一起，既支持了交配的開始和結束，也支持了長達數十小時的合體。

但問題又來了，Neotrogla中的雌性為什麼會演化出這樣精密的裝備呢？

其實，在2014年發表的研究中，科學家就曾經發現Neotrogla中的雌性對精包有意外的消耗。對它們而言，從伴侶體內收集的精包，可能也是獲取營養的來源。因為這些昆蟲生存的洞穴，常常是食物匱乏的地帶，科學家認為雌性昆蟲對精包的「渴望」，或許也來自對營養的需求。

再加上，剛剛提到過的肌肉1-4在Neotrogla的遠親身上也有對應，並幫助科學家找到了可能與雌性丁丁同源的器官。而研究者認為，這個同源器官的存在，或許為Neotrogla最終翻轉性別角色製造了機會。

古語有云，飽暖思淫慾。但對Neotrogla中的雌性來說，交配可能也是為了吃飽吧。

撰文：慄子 審校：clefable

封面來源：Unsplash

原論文：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982214003145

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.220471

參考資料：

https://www.researchgate.net/profile/Charles-Lienhard/publication/284677684_A_new_genus_of_Sensitibillini_from_Brazilian_caves_Psocodea_'Psocoptera'_Prionoglarididae/links/5bfefdb3a6fdcc1b8d49f2b6/A-new-genus-of-Sensitibillini-from-Brazilian-caves-Psocodea-Psocoptera-Prionoglarididae.pdf