由于发光的生殖器,我们终于知道了千足虫如何进行交配

曾经是一个谜,我们现在确切地知道千足虫是如何交配的。
glowing millipedes having sex
千足虫通常很害羞,不会在地面上交配,但这种物种在培养皿中交配没有任何问题。 斯蒂芬妮·韦尔,菲尔德博物馆

经过长时间的期待,我们现在确切地知道千足虫是如何进行性交的。借助利用发光千足虫组织成像技术,研究人员揭示了这种节肢动物复杂的交配过程。这一发现标志着一项持续近 80 年的探索千足虫生殖结构的任务圆满结束。

一对千足虫开始交配后,来自芝加哥菲尔德自然历史博物馆的研究人员扫描了这两只个体,以及一对雌雄配偶,并用电子显微镜进行了观察。他们还用数码相机拍摄了数十张不同角度的照片。通过数字叠加,他们能够清晰地分辨出微小的生殖细节。他们分别在自然光和紫外线灯下拍摄了千足虫,因为它们的生殖器在紫外线下会发光。在新闻稿中,菲尔德博物馆将拍摄到的照片比作“一场狂欢,尽管是由微观的千足虫生殖器组成的”。

在加州大学戴维斯分校,合作的科学家将单独的千足虫放入试管中,并进行了显微 CT 扫描,扫描捕获并叠加了一系列 X 射线图像,无需解剖即可在 3D 中可视化这些虫子。该团队在其发表于期刊《节肢动物结构与发育》上的研究成果中公布了他们的发现。

通过检查 3D 渲染图,研究人员指出,雄性和雌性千足虫很可能以“锁扣”的形式交配。研究人员发现,雄性的腹足——用于将精子插入雌性体内的特化腿部——首先会覆盖上蓝色的精液。然后,他将腹足的一个微小、肉质的部分插入雌性的外阴。此时,两只千足虫就“锁”在一起了。

交配后,雌性的外阴可能会用一种黏稠的分泌物自我封闭,将精子困在里面。当她产卵时,卵会被储存的精子包裹,从而完成受精过程。

该团队专门研究了 *Pseudopolydesmus* 属,该属由半英寸长的棕色千足虫组成,原产于北美。目前已知有超过 13,000 种千足虫,每种都有独特的交配方式。但 *Pseudopolydesmus* 吸引了科学家的注意,因为它们似乎尤其“急于”交配。

“千足虫的一个问题是,它们很多行为都发生在埋在地下的时候,如果你把它们挖出来,你就会打扰到它们,它们就会停止正在做的事情,”研究作者 Petra Sierwald 在一份新闻稿中说。“[*Pseudopolydesmus*] 甚至会在实验室的培养皿中,在灯光下进行交配。”

千足虫众多的腿通常会掩盖其交配过程的复杂性。CT 扫描提供了雌性外阴腺体的清晰视图,并加深了对千足虫性交机制的理解。

他们的发现可能最终有助于科学家们理解不同千足虫物种之间的关系,以及它们更广泛的进化。例如,目前我们对大多数千足虫的外阴长什么样子一无所知。根据一项补充性的2019 年的研究,进一步的研究可以帮助确定它们当前的生物多样性状况。

正如 Sierwald 在新闻稿中所指出的,这些腿多、混乱的节肢动物还可以“告诉我们北美地质历史。随着山脉和河流的形成,千足虫的种群会被彼此隔离开来,发展成新的物种。”

如今,这些腿多的节肢动物面临着气候变化的挑战。Sierwald 说,随着世界变暖,千足虫将向北扩展,就像它们在更新世后期随着冰川后退和森林蔓延那样。但更紧迫的威胁来自森林砍伐和土壤侵蚀,这会摧毁千足虫赖以生存的落叶层。相反,千足虫的消失可能会导致落叶林中腐烂的树叶过多。总的来说,关于我们这些多腿朋友,仍有许多东西需要学习——而理解它们交配过程的生动细节是向前迈出的关键一步。

 

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Molly Glick

撰稿人

Molly Glick 是 Inverse 的副创新编辑。他们讲述令人惊叹的故事,让我们得以窥探我们的未来。


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