揭秘阴阳蝶:自然界的雌雄嵌体现象

作者: 葛应强

来源: 科学大院

发布日期: 2021-12-14

阴阳蝶实际上是自然界中的雌雄嵌体现象,是由于基因错配导致的特殊情况,其外观同时呈现雄性和雌性的特征。这种罕见的现象在昆虫、甲壳纲动物、啮齿类、两爬类和鸟类中都有报道。雌雄嵌体不仅在外观和生殖结构上表现出差异,还会影响个体的各种功能和行为。虽然雌雄嵌合的详细机理尚未完全明确,但学界已总结出几种可能的发生机制。

有关阴阳蝶的传说散播已久,各类文章用猎奇口吻渲染其罕见又神秘的特质,更有甚者把它说成“价值百万”。其实,自然界中并不存在阴阳蝶这类物种,所谓价值百万也只是炒作出来的噱头。在其珍贵与神秘的背后,隐藏的竟是一种基因错误。

正如上图中所提到的,阴阳蝶其实是自然界中的雌雄嵌体(gynandromorph)现象,这是一种由于基因错配导致的特殊情况,其外观同时呈现雄性和雌性的特征。根据两性特征的分布情况和对称性,雌雄嵌体被分为三种类型,分别是:轴向嵌合、两侧嵌合以及部分嵌合(也称为马赛克嵌合)。在为数不多的嵌合案例中,大部分是两侧嵌合的情况,而轴向嵌合则最为少见。

昆虫雌雄嵌体的最早记录是1828年一篇关于鳞翅目的文献。由于蝴蝶与飞蛾的二型性明显,即雄性与雌性的外观差异较大,因此在鳞翅目中有较多有关雌雄嵌体个体的记载。在两侧嵌合的蝴蝶个体中,整个身体从中间分成了明显的左右两部分,就像是有人把雄性和雌性蝴蝶对半剪开然后用胶水粘起来了一样。

英国自然历史博物馆的昆虫学者卢克·布朗(Luke Brown),在其多年养殖并研究蝴蝶的工作中,一共获得过5只雌雄嵌体的蝴蝶。他接受采访时说,发现这种畸形蝴蝶的概率约为万分之一,并打趣道自己拥有5只真是件罕见且不可思议的事情,要赶紧买彩票去!

事实上,除了鳞翅目昆虫,在甲虫、蟋蟀、蝇类,蜘蛛和龙虾等其他甲壳纲动物中也有雌雄嵌体的报道。而在甲壳纲之外,啮齿类、两爬类和鸟类中也有相关案例。但在雌雄特征对比不明显的类群中,估算嵌体现象的发生概率则较为困难。

其实,雌雄嵌合个体在外观呈现差异的同时,其内部生殖结构也是畸形的。一项有关灰蝶嵌合体的研究仔细观察了6个采自野外的红珠灰蝶嵌合体,将其生殖器解剖并与正常种群进行对比。结果表明,嵌合体的生殖器外观均与正常种群不同,其中4个均呈现半雄半雌的状态,另外各有1个分别接近正常雄性和雌性。

雌雄嵌体不单会造成外观形态和内部生殖器的差异,同时也会对畸形个体的各种功能产生影响。比如这种来自东南亚雨林的马来西亚竹节虫Heteropteryx dilatata,其雄性个体较小,体色为褐色,且带有翅膀能飞,较强的移动能力可能使其更容易找到配偶或躲避天敌;而这种竹节虫的雌性个体更大,体色为更具隐蔽作用的纯绿色,但却无翅不能飞行。

在割裂形态的同时,雌雄嵌体的畸形个体也会表现出异常行为。隧蜂是一类拥有固定昼夜节律的蜂类,雌性工蜂会在固定时间外出进行采蜜访花活动。但一只雌雄嵌合隧蜂的日常活动规律却和它的同类显得格格不入,因为它的左半边大脑是雌性,右半边则是雄性。两边大脑相互“打架”,发出的信号是冲突的,最终导致这个嵌合体隧蜂表现出完全不同的昼夜节律。

雌雄嵌合的详细机理尚未完全明确,推测与性别决定基因的局部变异相关。学界根据已有案例总结归纳出了5个可能的发生机制,分别是:部分受精、重复受精、染色体分离异常、性染色体异常缺失以及常染色体连锁互换异常。除了自身基因变异外,来自外部环境因素的刺激也会造成雌雄嵌体,比如低温条件诱导,以及内共生菌失调诱发。

传闻里罕见的阴阳蝶,在科学解读下终于揭开了它的神秘面纱。而纷繁的自然界,还有哪些神奇特殊的现象仍等待着我们去探索呢?

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