果蠅的精子是人類精子的千倍

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admin @ 2014-06-12 reply:0

不要以為體型很小的動物就不會上演令人驚嘆的性行為,學名Drosophila Bifurca的果蠅就是一個代表。這種果蠅的精子長度在動物世界排名第一,長達2英寸(約合50毫米),是人類精子的1000倍。 果蠅睾丸重量約佔體重的11%。 聽起來不可思議,但對於果蠅來說卻是必須的。雌性果蠅的生殖系統是動物世界中最複雜的之一,會分泌具有破壞性的化學物質,在受精前破壞脆弱的精子。


為什麼一般而言精子遠小於卵呢?這在生物學上稱為非對稱匹配(Anisogamy,Heterogamy)。在有性生殖之初,可能生物採用的是對稱匹配(Isogamy),兩個生殖細胞是一樣大的,對稱的,這時它們不被稱了精子與卵。生殖細胞要一比一地相遇結合,在想象中很容易,但操作上卻極其困難,生物體得特化出高精密的導向系統才能完成,即使那樣,仍然會有很多生殖細胞得不到結合機會,生物體產生生殖細胞是有代價的,這意味著巨大的浪費。

非對稱匹配讓一個生殖細胞特化成為卵,形態巨大,包含發育成胚胎的必要成分,而讓另一個生殖細胞特化成為精子,只包含完成有性生殖的遺傳物質及最少的必要的細胞器。在同樣的限制環境中,兩個同等大小的卵細胞隨機相遇的幾率遠遠小於一個卵細胞與無數個分成很小的精子中的一個相遇的機會。

非對稱匹配一旦產生后,生物個體就分化成為雌雄性。由於在雄性之間存在精子競爭,產生精子量越多個體獲得越多機會傳種接代,導致了普遍的類似於人的極端分佈,數億的精子對應一個卵細胞。按照精子競爭理論,雄性競爭越厲害,它們產生的精子數越多。那麼是不是果蠅就不存在性競爭呢,以至於雄性花時間精心製造每一個精子?

在衡量精子競爭時,往往以生殖代價——即睾丸的大小作為指標,也就是說,二裂果蠅可能是競爭最厲害的物種之一。二裂果蠅不僅有一個巨大的睾丸,還要花很長時間來製造摩天大樓,以至於顯著延長了其雄性發育成熟時間,雌性只需要7天,而雄性則需要17天才達到性成熟。二裂果蠅交配都喜歡尋找有著成熟性經驗的老頭,而不是青壯年,更不要說毛頭小夥子了。

巨大的精子可以想見的好處有兩個,一是精子的巨大的尾巴跟精子頭一起注入卵細胞,為胚胎髮育做貢獻;二是精子的尾巴相當於雄性給母體的賄賂,為之提供營養。這兩個功用都不存在於二裂果蠅,因為精子的長尾只有很短一部分隨精子頭注入卵細胞,而剩餘部分則分解排除掉了。

在果蠅,雌果蠅在交配後會保存來自雄性的精子,在自己的卵細胞成熟后再用之授精,以產生後代。果蠅不講三從四德,沒有貞潔觀,如果儲精囊不滿,她就會繼續接受雄性的邀請交配。那麼,巨精的好處就顯現出來了,它那巨大的尾巴太佔地方了,巨精佔了地方,就把後來者拒之門外了。這一理論很漂亮,但缺陷也很明顯,因為經典的精子競爭理論就是這麼解釋精子數量劇增的,相對於一個巨精而言,果蠅完全可以製造無數個在體積上總體相同的小精子,既佔了地方,又增加了產生後代的機會。

有研究表明,二裂果蠅還挺喜新厭舊的,跟她最近交配的明顯占生育優勢,你佔了地方,她把你挪出來扔掉,給後來者騰地方,你再大也沒有用。

二裂果蠅為什麼花如此代價製造巨精仍然是科學未解之秘。



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