虽然大多数动物都是进行有性生殖的,但有些物种则完全依靠雌性进行单雌生殖。即使在这些物种中,偶尔也会出现稀有的雄性。这些雄性是否保留生殖功能是理解生殖策略演化的关键问题。
由日本的研究小组在《生态学》杂志上发表了一项新研究,对这一问题进行了深入的探讨。研究人员重点研究了日本竹节虫种Ramulus mikado的稀有雄性,该昆虫在日本以单雌生殖为主。他们分析雄性生殖行为,揭示了新的发现。
雄性参与交配,但不贡献遗传
这些稀有的雄性会像典型的雄性一样主动与雌性交配。然而,基因分析证实,没有任何男性基因传递给他们的后代。研究进一步表明,这些雄性无法产生功能性精子,因此无法恢复该物种的有性生殖。
他们的研究结果显示,雄性竹节虫表现出典型的形态特征,并与同种雌性进行交配行为。然而,尽管他们尝试了繁殖,却完全不孕。同时,与有性生殖相关的女性生殖器官也出现退化的迹象。
寻找稀有雄性的挑战
这项研究的最大障碍之一是取得样本。"事实上,尽管日本各地广泛收集了竹节虫,但我们从未在野外亲自遇到过雄性竹节虫,”Suetsugu博士说。"为了解决这个问题,我们的研究团队与博物馆和公民科学团体合作,四年内成功收集了七只雄性。”随后,研究小组记录了它们的交配行为并进行了形态学和组织学观察。
男性生殖功能丧失的演化意义
Kaneko博士说:"令人惊讶的是,这种竹节虫的稀有雄性已经完全失去了生殖功能,”"与女性性特征不同,男性性特征的消失通常被认为需要很长时间。在许多其他物种中,即使是稀有的雄性也常常保留其生殖能力。我们的研究结果表明,竹节虫在如此长的时间内完全依赖单雌生殖,甚至中性突变也已积累,导致雄性生殖特征的完全丧失。”
Nozaki
博士补充说:"这项研究表明,竹节虫的单雌生殖已经不可逆。尽管由于缺乏基因重组,无性繁殖通常被认为是进化上短暂的,但我们先前的研究估计该物种已持续了数十万年。竹节虫为何能存活这么久?这仍然是一个有趣的谜团,有赖未来的研究来解谜。