一妻百夫?把上百个丈夫藏在自己身体里的妻子

通常我们所熟知的管状蠕虫都是密集群居,雌性和雄性,看起来差别倒是不大。然而就有一种管状蠕虫当科学家们潜入海底,发现它们的时候,却只发现了雌虫而没有雄虫。

不同于我们所指的一般的环节动物门中常见的蚯蚓、水蛭,我们今天的主角是食骨蠕虫。虽同属环节动物门,却与它的远亲相差甚远。正是因为雄虫体型远小于雌虫,从小依附于雌虫体内直至性成熟到死亡的食骨蠕虫,体现出了生物界的极端两性差异。

也许,寄居于深海尸体之上的食骨蠕虫怎么也不会想到,自己有朝一日也会因人类的偶遇而重见天日吧。

01

你知道两性差异最大的生物是什么吗?食骨蠕虫即使不是排在第一,也绝对是两性差异最大的生物之一。直到这个世纪,三位生物学家罗伯特、莎娜和葛雷格,2002年在一次偶然之下发现了食骨蠕虫,并于2004年在《科学》杂志上发表文章,命名为食骨蠕虫。

实际上,食骨蠕虫,虫如其名,以吃肉为生。不过食骨蠕虫不捕食活物,况且以其生理结构也无法进行捕食。它所赖以生存的是海洋中生物死后的遗骸。从这点来说,食骨蠕虫算得上是海洋中的分解者。

在这三位生物学家发现了第一批食骨蠕虫后,研究紧接着展开。经过几年的努力以后,主要发现了食骨蠕虫属下的三种类型,分为罗宾普鲁姆斯,弗兰克普莱斯和橙领。

两性差异最大的生物之一

鲸,是世界上最大的动物。当鲸死去后沉入海底,人们给了它一个很美的名字——鲸落(Whale fall)。鲸落是一头鲸留给大海最后的温柔。一次鲸落,可以供养一套分解者系统工作百年之久。

其实自从1998年起,夏威夷大学的科学家们便已经发现了在北太平洋深处,至少有43个种类的12490个生物体是依靠鲸落生存的。在这种奇特的生态系统之下,诞生了食骨蠕虫这种奇特的生物。

澳大利亚鲸鱼

随着研究的不断进展,科学家们从2004年至2010年,陆陆续续又发现了17个食骨蠕虫属的物种。食骨蠕虫不仅仅生活在鲸的骸骨,在一些其他脊椎动物的骸骨上也存在,比如说牛或大型鱼类。

但是,它们主要的居住地还是鲸的骸骨,与此同时,它们还是鲸的骸骨的主要分解者。这一点也是许多科学家纠结食骨蠕虫在海洋生态系统中是否扮演分解者的这个角色的原因。

02

除了食骨蠕虫的居住环境特殊以外,食骨蠕虫最大的特点,莫过于其极端的两性差异。雄虫从出生到幼虫,再到性成熟,直至死去都是在雌虫的体内所完成的。

我们知道,在自然界中,作为高等的哺乳类动物,人类的生殖方式相比其他生物并没有太大的不同。我们所熟知的狗、猫、鸟类,究其生殖方式本质,其实相差无多。在一些低等的无脊椎动物,生殖很多以“精子扩散”方式,特别是固着式方式生活的生物。本身固定在海底,无法移动,只能靠海水的流动,靠概率精卵结合。这种方式与陆地植物花粉传播有着异曲同工之处,只是所借用的媒介不同罢了。

相比之下,食骨蠕虫所进化出的受精方式似乎高明许多,它们演化出了另一种方式,利用了极端两性差异。雄虫极其微小,与之相比,雌虫就显得大很多。于是雄虫依附于雌虫的导管内壁完成其生活史。并且一只雌虫对应大量雄虫,以便获取大量精子。

食骨蠕虫导管内有许多雄虫

而与类似的生物雄性海鬼鱼不同的是,雄性食骨蠕虫,这些微小的追求者们虽然依附于雌虫身体之中,但是靠自己的能量生活。它们依附雌虫不过只是为了更好地提供精子,以避免靠海水传播的“精子扩散”方式的不确定性。

在食骨蠕虫主要的三个品种中,罗宾普鲁姆斯是上述特性最为显著的一个品种。雌性的最大躯体-触须长度高达59mm,约为雄性的53倍。此外,最让人惊叹的是,罗宾普鲁姆斯单个雌虫最大可拥有雄虫数量为607个,远超弗兰克普莱斯的80个和橙领的14个。

03

相对于其他的固着式生活方式的分解者来说,食骨蠕虫的生长繁殖方式是很具有优势的。最为奇特的是,它们和细菌采取了一种整个动物界都独一无二的共生模式,在生物学上被称为互利共生

和所有类似的蠕虫一样,食骨蠕虫无口无肠,无法像人类消化食物的层面上的方式消化食物。他们虽然叫做食骨蠕虫,但归根到底也只是海洋中的一种蠕虫,没有牙齿,自然无法啃骨头。食骨蠕虫和一种大的杆状细菌组成独立的生态系统,依靠细菌消化来自鲸骨的骨胶原质。

不同于动物肠道细菌,食骨蠕虫把这些细菌隔离到体内的一种被称为“含菌胞”的特化细胞,嵌在营养组织中。这些细菌可以看作食骨蠕虫“官方认证”的细菌。当体液自上而下到达营养体时,为细菌供氧,排二氧化碳,而食骨蠕虫则通过含菌胞吸收细菌的营养。

肠道共生菌

无论是海洋还是陆地,作为分解者的命运其实是被选择的——天注定的命运。如果一个食骨蠕虫群体正巧出于种种方式到达了一个裸露的鲸的骸骨,那么这个群体很快就能兴旺发达,世代繁衍下去达百年之久。

正是因为生存方式的限制,食骨蠕虫在生长方式上似乎有一定的补救措施。要在资源日益减少的环境中压制其他群体快速壮大,那么雌虫必须快速生长,产出大量卵子。

对于食骨蠕虫的后代来说,虽然有着作弊式的高效率生殖方式,但是这并不能提高每个后代寻找到适合栖息地的概率。区别于类似生物卵子数量庞大而质量不足的现象,食骨蠕虫并不采取这种策略。相反,食骨蠕虫比起数量,更坚持“卵子贵在精而不在多”的理念。

雄虫的生长速度自然也不能慢了,甚至比起雌虫,有过之而无不及。作为食骨蠕虫的雄虫,即使还处于幼虫,可是已经性成熟了,并且一直保持极小的体型,大多数甚至不会超过0.25mm。食骨蠕虫的雄虫仿佛是为了繁衍后代鞠躬尽瘁,死而后已,这也是他们整个生活史中做的最主要的事情。

在雌虫女王庞大的“后宫”里,主要有这三种形态的雄虫:最年轻的只有卵黄而无精子;主力军是稍长一点的雄虫,卵黄消耗许多,同时产生了大量精子;还有一种则是老年雄虫,无卵黄无精子,生命力渐渐耗尽。

正是因为雄虫是短命鬼,于是雌虫只好不断招纳新的雄虫进来。这是有生理学依据的。实验表明:倘若雌虫缺少雄虫,那么这种情况会影响雌虫的生殖力。在食骨蠕虫群落的早期,雄虫和精子是稀缺品;但是随着群落的逐步发展,雄虫数量会逐渐增加,最终高于雌虫,几乎所有雌虫到后来都可以分配到至少一个“丈夫”。

04

随着研究的深入,科学家们将食骨蠕虫带到实验室里进一步研究。他们发现,从来不存在成群的雄性幼虫。的确,虽然食骨蠕虫采取“一妻多夫制”,但是雄性幼虫群体是根本不存在的。这是因为其幼虫,大多根本就无性别之分。这是一种环境决定性别的生物类型,根据登陆位置所决定。

登陆于鲸骨则发育为雌虫,登陆于发育的雌虫身体则发育为雄虫。这种现象可能与雌虫所分泌的一种化学物质有关。目前的假说是:当幼虫登陆雌虫时,遇到一或多种化学物质,打开雌虫向雄性发育的通路。但这只是假说,目前对此仍然没有什么精确的解释。

我们需要知道的是,食骨蠕虫生活于深海,难以直接测得数据,因此目前一切所得仅为实验室数据。我们对它们的认知还有很多需要进一步研究

海洋尸骸

正是因为我们对食骨蠕虫仍有许多不了解,目前的科学界对食骨蠕虫在海洋生态系统中所扮演的角色仍有疑问。比如说,食骨蠕虫到底算不算海洋中的分解者,这个争议由一个生物地理学悖论所引起。

科学家们认为食骨蠕虫可以收集动物尸骸,比如说陆地生活的牛骨,轮船抛弃的食物残留。但是仍有一部分科学家认为这些因素属人为因素,而不满足自然栖息地条件。此外,这些物质能否来得及被收集利用也难以考证。倘若食骨蠕虫特异性地只去分解鲸骨,那么还可以算传统意义上的分解者吗?总之,食骨蠕虫的发现对整个生态环境起着重要意义,也许日后人们可以发现其新的潜在价值呢!

一个“妻子”,数百个“丈夫”,这种“妻管严”式的夫妻关系,倒真是让人感叹不已呢。

好吧好吧,知道很少有人能把这种存粹科普文看完。

这种文章着实费工夫,如果你看完啦,记得给个赞加关注呗!!!

参考资料


Extraordinary Differences Between the Sexes in the Animal Kingdom By DAPHNE J. FAIRBAIRN Published by arrangement with Princeton University Press through Bardon-Chinese Media Agency

[1]董夏.恐怖的食骨蠕虫[J].大科技·科学之谜,2013, (7):46-47.

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