小小果蝇,精子居然有5.8厘米长?

作者: Lucorta92

来源: 果壳网

发布日期: 2017-11-27

果蝇的精子长度异常,二裂果蝇的精子甚至长达5.8厘米,远超其身体长度。这种现象被称为“巨大精子悖论”,因为理论上,生产如此长的精子会降低雄性果蝇的生殖竞争力。然而,最新研究提出,雌性果蝇的纳精囊长度与精子长度存在正相关性,这可能是果蝇精子演化的关键因素。

每个在看这篇文章的人都曾是一场战争的胜利者。那一天,精子“亿舸争流”奔向一颗卵子——只有一个既强壮又幸运的精子最终敲开了卵细胞羞涩的大门,结合成受精卵,成为最初的某人。而由于在多数物种中,两性个体都可以跟多个异性进行交配,生殖战争的战火也从交配前的“如何让对象选择我”蔓延到了交配后的“如何战胜隔壁老王的强大生殖能力”。

在这样的情况下,雄性们常常会产出数量巨大而生产成本相对较低的精子,以期在是卵子受精这件事情上增加自己的竞争力,尽可能产生更多来自自己的后代。

然而,并不是所有物种都是同样的策略,果蝇(Drosophila)就是一个例外。它们的精子非常长,二裂果蝇(D. bifurca)的精子甚至长达5.8厘米,达到它们身体长度的20倍!

这可不是什么耍帅无需代价的特征——在果蝇中,精子的长度与雄性产生及被射出精子数量都呈现强烈的负相关,拥有巨大精子的雄性二裂果蝇,生产的精子数量只有雌性生产的卵子数量的区区几倍。理论上说,费力气生产这么长精子将降低雄性果蝇的生殖竞争力才对。这样的“巨大精子悖论”也因此成为一个难以解释的现象。

不过近日,来自纽约雪城大学(Syracuse University)的斯科特·皮特尼克(Scott Pitnick)和同事对果蝇中的这一悖论提出了一种可能的解释。相关结果发表在《自然》杂志上。皮特尼克和同事们通过对黑腹果蝇的性别特异性性状进行数量遗传分析及对不同果蝇的比较分析,发现了果蝇演化出长精子的可能原因。

研究者发现:雌性果蝇的纳精囊的长度与精子的长度在演化上存在一个显著的正相关性,也就是说随着纳精囊的进化变长,精子也逐渐变长,反之亦然。两者可能是彼此促进,协同进化的关系。

这些结果共同提出了一个解释:果蝇的巨大精子,是在精子长度、雌性纳精囊特征及果蝇交配系统这三者的相互关系的驱使下,发生协同进化的结果。不过,皮特尼克也表示:“因为这项实验非常有挑战性,工作量也很大。

我们只在黑腹果蝇这一个物种中进行了对纳精囊与精子长度关系的实验,希望能有更多的果蝇物种完成类似的研究,来进一步印证我们的猜想。”而他们团队目前正利用24种果蝇的基因组数据来进行比较分析,来找到影响这些雌雄性征的关键基因。

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