雖然大多數動物都是進行有性生殖的,但有些物種則完全依靠雌性進行單雌生殖。即使在這些物種中,偶爾也會出現稀有的雄性。這些雄性是否保留生殖功能是理解生殖策略演化的關鍵問題。
由日本的研究小組在《生態學》雜誌上發表了一項新研究,對這一問題進行了深入的探討。研究人員重點研究了日本竹節蟲種Ramulus mikado的稀有雄性,該昆蟲在日本以單雌生殖為主。他們分析雄性生殖行為,揭示了新的發現。
雄性參與交配,但不貢獻遺傳
這些稀有的雄性會像典型的雄性一樣主動與雌性交配。然而,基因分析證實,沒有任何男性基因傳遞給他們的後代。研究進一步表明,這些雄性無法產生功能性精子,因此無法恢復該物種的有性生殖。
他們的研究結果顯示,雄性竹節蟲表現出典型的形態特徵,並與同種雌性進行交配行為。然而,儘管他們嘗試了繁殖,卻完全不孕。同時,與有性生殖相關的女性生殖器官也出現退化的跡象。
尋找稀有雄性的挑戰
這項研究的最大障礙之一是取得樣本。「事實上,儘管日本各地廣泛收集了竹節蟲,但我們從未在野外親自遇到過雄性竹節蟲,」Suetsugu博士說。「為了解決這個問題,我們的研究團隊與博物館和公民科學團體合作,四年內成功收集了七隻雄性。」隨後,研究小組記錄了它們的交配行為並進行了形態學和組織學觀察。
(圖片來源:Tomonari Nozaki)
男性生殖功能喪失的演化意義
Kaneko博士說:「令人驚訝的是,這種竹節蟲的稀有雄性已經完全失去了生殖功能,」「與女性性特徵不同,男性性特徵的消失通常被認為需要很長時間。在許多其他物種中,即使是稀有的雄性也常常保留其生殖能力。我們的研究結果表明,竹節蟲在如此長的時間內完全依賴單雌生殖,甚至中性突變也已積累,導致雄性生殖特徵的完全喪失。」
Nozaki 博士補充說:「這項研究表明,竹節蟲的單雌生殖已經不可逆。儘管由於缺乏基因重組,無性繁殖通常被認為是進化上短暫的,但我們先前的研究估計該物種已持續了數十萬年。竹節蟲為何能存活這麼久?這仍然是一個有趣的謎團,有賴未來的研究來解謎。
此研究發表在期刊《Ecology》
編譯來源:EurekAlert!(2025.02.11)、Ecology(2025.01.29)