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为了不被女友吃掉,它在嘿嘿嘿后飞速弹射逃离

IT界 (2) 2022-05-01 10:48:15
为了不被女友吃掉,它在嘿嘿嘿后飞速弹射逃离 (http://www.hsqixing.com/) IT界 第1张

  约会是一道送命题,但有些生物找到了保命的方法。

  撰文 | 栗子

  审校 | clefable

  对许多动物来说,每次交配都有可能是一场死亡挑战。

  这是因为,常有雌性在爱情活动结束之后吃掉自己的伴侣,丝毫不介意那是孩子的父亲。在生物学上,这种操作叫“性食同类”(sexual cannibalism)。比如,红斑寇蛛(Latrodectus mactans)雌性有时会在交配后杀死雄性,并从尸体里摄取丰富的蛋白质,因此有了“黑寡妇”这个令人胆寒的名号。

  不光是红斑寇蛛,同在寇蛛属(Latrodectus)的一些其他物种,也都被称作“寡妇蜘蛛”。有些雄性是因为来不及逃跑,才变成了女伴的一顿午餐,还有的雄性是甘愿付出自己的生命。比如,一只雄性红背蜘蛛(Latrodectus hasselti)在与雌性交配完成后,能用流畅的空翻技艺,把自己送进新娘的嘴里。

  而现在,湖北大学张士昶副教授领衔的研究团队发现,有一种蜘蛛当中的雄性,不仅不情愿把自己献祭给“恐怖新娘”,还拥有高效的弹射技能,帮助自己从约会之中全身而退。这样,它便可以安全地享受自己的第一次,以及接下来的许多次。

  科学家们把这项研究成果发表在《当代生物学》(Current Biology)上。

  发射精子,再发射自己

  研究团队观察的蜘蛛名叫隆喜妩蛛Philoponella prominens),来自妩蛛科(Uloboridae),在中国、日本、韩国等地都有分布。这种蜘蛛身材娇小,雄性体长通常在3毫米左右,大约是雌性的一半。

  它们不像那些单独结网的蜘蛛,生活在自己的世界,除了繁殖和打斗之外很少见到其他同类。隆喜妩蛛是“群居”动物,它们织的小网会连接成一张大网,而大网能容纳超过200只蜘蛛共同生活,雄性与雌性的数量比大致是1.5:1。科学家觉得,这样蜘蛛应该有更多的机会遇到异性。

为了不被女友吃掉,它在嘿嘿嘿后飞速弹射逃离 (http://www.hsqixing.com/) IT界 第2张

  于是,隆喜妩蛛成为了团队探索两性冲突(sexual conflict)的理想观察对象。科学家们一共调查了477张大网,然后发现雌蜘蛛很少离开它自己那张小网,而雄性一旦成熟便会开始四处寻找伴侣。

  到了2019年10月,研究者第一次注意到,有雄性隆喜妩蛛在交配之后迅速弹开,远离雌性的身边。另外,科学家也看到了一些雄性被女友吃掉的惨剧。他们想要确认,高速弹射是不是雄蜘蛛保命的必要操作。

  所以,科学家把一些雄性和雌性隆喜妩蛛请进实验室,把雄蜘蛛放到雌蜘蛛的网上,就这样让155对蜘蛛交配成功——雄蜘蛛把自己的触肢(pedipalp)插入雌性生殖器的开口处,把当中盛放的精子传送给女友。

  在那之后,有152只雄蜘蛛将自己发射了出去,而余下3只发射失败的雄蜘蛛,全部被女友杀死并消化了。

为了不被女友吃掉,它在嘿嘿嘿后飞速弹射逃离 (http://www.hsqixing.com/) IT界 第3张

  那些高速弹射动作仿佛是在瞬间完成,普通摄影机甚至无法捕捉到雄蜘蛛逃离的清晰过程。在实验当中,科学家还用高速摄影机拍下了它们精湛的生存技巧。

  经过计算,团队得出雄蜘蛛的弹射速度可达每秒88.2厘米。或许你还记得,它们的体长只有3毫米左右,假如换算成一位身高1.8米的人类,相当于在1秒之内弹出500多米远。而雄蜘蛛弹射时的加速度也十分可观,团队根据高速摄影机记录的100多段虫片,估算出每只雄性的最大加速度在74.2~528.7米/平方秒。

  科学家说,虽然知道一些动物拥有类似“弹射器”的装置,能够缓慢累积弹性势能,然后瞬间释放,从而实现超快的动作,不过那些机制要么是用来捕食,要么是用来躲避捕食者。而用来防御配偶攻击的弹射行为,他们还是第一次见到。

  面对这样一个珍贵的研究对象,科学家也想要知道,高速弹射的秘诀在哪里。

  弹射器在何处?

  蜘蛛有8条腿。在阅览虫片的时候,研究团队发现,交配时雄性会把第一双腿弯曲地撑在雌性身上。而在弹开的瞬间,这双腿便迅速伸直了。他们怀疑,雄蜘蛛的弹射器就在这两条腿上。

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  为了弄清隆喜妩蛛的腿上有没有特殊结构帮助弹射,研究者在立体显微镜和扫描电子显微镜下观察了雄蜘蛛的腿,重点是看各个关节。结果发现,所有关节都有囊状结构,可以收缩和伸展。

  而在每条腿上,胫节与跖节之间的那个关节中,囊状结构的表面积又明显大于其他关节里的囊状结构。这也让科学家推测,第一双腿上、胫节与跖节间的关节,就是雄蜘蛛能够弹射出去的关键

为了不被女友吃掉,它在嘿嘿嘿后飞速弹射逃离 (http://www.hsqixing.com/) IT界 第5张

  当科学家从雄蜘蛛的其余六条腿中切除一条或两条,它们依然可以成功与雌性交配并逃脱。这说明,那六条腿确实不是成功弹射的要素,嫌疑更加集中在了第一双腿上。

  而当第一双腿被切除一条,或两条都被切除后,雄蜘蛛只会向雌性求爱,却无法骑上雌性的身体。当第一双腿的胫节与跖节间的关节被刺穿,雄性同样无法骑上雌蜘蛛完成交配。

  经过一番实验,科学家确信,这些雄蜘蛛的弹射器就长在第一双腿上。并且,是胫跖关节的液压结构帮助它们储存能量,并在极短的时间内完成释放。

  而这个高效的弹射器,也为雄蜘蛛赢得了多次交配的机会。

  跑了,还回来吗?

  研究团队还发现,在求偶和交配的过程中,雄性隆喜妩蛛会用自己的前纺器(anterior spinnerets)来吐丝,由此搭建起一条“安全线”(safety line),或者说是一条安全索道。

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  在第一次逃生后,它们还会沿着那条索道爬回雌性身边,再一次交配,再一次逃生。如此循环往复,最多重复了6次。而当科学家剪断那条安全索道,雄性依然可以在交配后弹射,但随后会跌落地面,恋情也就断了线。

  研究者相信,那条“安全索道”的存在,是为了保障雄蜘蛛有朝一日还能回到心爱的女生身旁。在它眼中,仿佛从来就没有什么“恐怖新娘”。

  而对雌性来说,无法弹射的雄蜘蛛会被自己吃掉;而只要约会过的雄蜘蛛没有被吃掉,就依然有机会再次和它相遇,生出新的后代。

  如此一来,具备弹射技能的雄性,就有更多机会把相应的优良基因传递下去。那么在后辈之中,越来越多的雄性隆喜妩蛛也将获得弹射技能。这便是性选择的力量。

  单身不好吗?

  原论文:

  https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)00485-7

  参考链接:

  https://www.eurekalert.org/news-releases/949721

  https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/4/477949.shtm

  本文转自《环球科学》

THE END