一妻百夫?把上百個丈夫藏在自己身體里的妻子

通常我們所熟知的管狀蠕蟲都是密集群居,雌性和雄性,看起來差別倒是不大。然而就有一種管狀蠕蟲當科學家們潛入海底,發(fā)現(xiàn)它們的時候,卻只發(fā)現(xiàn)了雌蟲而沒有雄蟲。

不同于我們所指的一般的環(huán)節(jié)動物門中常見的蚯蚓、水蛭,我們今天的主角是食骨蠕蟲。雖同屬環(huán)節(jié)動物門,卻與它的遠親相差甚遠。正是因為雄蟲體型遠小于雌蟲,從小依附于雌蟲體內(nèi)直至性成熟到死亡的食骨蠕蟲,體現(xiàn)出了生物界的極端兩性差異。

也許,寄居于深海尸體之上的食骨蠕蟲怎么也不會想到,自己有朝一日也會因人類的偶遇而重見天日吧。

01

你知道兩性差異最大的生物是什么嗎?食骨蠕蟲即使不是排在第一,也絕對是兩性差異最大的生物之一。直到這個世紀,三位生物學家羅伯特、莎娜和葛雷格,2002年在一次偶然之下發(fā)現(xiàn)了食骨蠕蟲,并于2004年在《科學》雜志上發(fā)表文章,命名為食骨蠕蟲。

實際上,食骨蠕蟲,蟲如其名,以吃肉為生。不過食骨蠕蟲不捕食活物,況且以其生理結(jié)構也無法進行捕食。它所賴以生存的是海洋中生物死后的遺骸。從這點來說,食骨蠕蟲算得上是海洋中的分解者。

在這三位生物學家發(fā)現(xiàn)了第一批食骨蠕蟲后,研究緊接著展開。經(jīng)過幾年的努力以后,主要發(fā)現(xiàn)了食骨蠕蟲屬下的三種類型,分為羅賓普魯姆斯,弗蘭克普萊斯和橙領。

兩性差異最大的生物之一

鯨,是世界上最大的動物。當鯨死去后沉入海底,人們給了它一個很美的名字——鯨落(Whale fall)。鯨落是一頭鯨留給大海最后的溫柔。一次鯨落,可以供養(yǎng)一套分解者系統(tǒng)工作百年之久。

其實自從1998年起,夏威夷大學的科學家們便已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在北太平洋深處,至少有43個種類的12490個生物體是依靠鯨落生存的。在這種奇特的生態(tài)系統(tǒng)之下,誕生了食骨蠕蟲這種奇特的生物。

澳大利亞鯨魚

隨著研究的不斷進展,科學家們從2004年至2010年,陸陸續(xù)續(xù)又發(fā)現(xiàn)了17個食骨蠕蟲屬的物種。食骨蠕蟲不僅僅生活在鯨的骸骨,在一些其他脊椎動物的骸骨上也存在,比如說?;虼笮汪~類。

但是,它們主要的居住地還是鯨的骸骨,與此同時,它們還是鯨的骸骨的主要分解者。這一點也是許多科學家糾結(jié)食骨蠕蟲在海洋生態(tài)系統(tǒng)中是否扮演分解者的這個角色的原因。

02

除了食骨蠕蟲的居住環(huán)境特殊以外,食骨蠕蟲最大的特點,莫過于其極端的兩性差異。雄蟲從出生到幼蟲,再到性成熟,直至死去都是在雌蟲的體內(nèi)所完成的。

我們知道,在自然界中,作為高等的哺乳類動物,人類的生殖方式相比其他生物并沒有太大的不同。我們所熟知的狗、貓、鳥類,究其生殖方式本質(zhì),其實相差無多。在一些低等的無脊椎動物,生殖很多以“精子擴散”方式,特別是固著式方式生活的生物。本身固定在海底,無法移動,只能靠海水的流動,靠概率精卵結(jié)合。這種方式與陸地植物花粉傳播有著異曲同工之處,只是所借用的媒介不同罷了。

相比之下,食骨蠕蟲所進化出的受精方式似乎高明許多,它們演化出了另一種方式,利用了極端兩性差異。雄蟲極其微小,與之相比,雌蟲就顯得大很多。于是雄蟲依附于雌蟲的導管內(nèi)壁完成其生活史。并且一只雌蟲對應大量雄蟲,以便獲取大量精子。

食骨蠕蟲導管內(nèi)有許多雄蟲

而與類似的生物雄性海鬼魚不同的是,雄性食骨蠕蟲,這些微小的追求者們雖然依附于雌蟲身體之中,但是靠自己的能量生活。它們依附雌蟲不過只是為了更好地提供精子,以避免靠海水傳播的“精子擴散”方式的不確定性。

在食骨蠕蟲主要的三個品種中,羅賓普魯姆斯是上述特性最為顯著的一個品種。雌性的最大軀體-觸須長度高達59mm,約為雄性的53倍。此外,最讓人驚嘆的是,羅賓普魯姆斯單個雌蟲最大可擁有雄蟲數(shù)量為607個,遠超弗蘭克普萊斯的80個和橙領的14個。

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相對于其他的固著式生活方式的分解者來說,食骨蠕蟲的生長繁殖方式是很具有優(yōu)勢的。最為奇特的是,它們和細菌采取了一種整個動物界都獨一無二的共生模式,在生物學上被稱為互利共生。

和所有類似的蠕蟲一樣,食骨蠕蟲無口無腸,無法像人類消化食物的層面上的方式消化食物。他們雖然叫做食骨蠕蟲,但歸根到底也只是海洋中的一種蠕蟲,沒有牙齒,自然無法啃骨頭。食骨蠕蟲和一種大的桿狀細菌組成獨立的生態(tài)系統(tǒng),依靠細菌消化來自鯨骨的骨膠原質(zhì)。

不同于動物腸道細菌,食骨蠕蟲把這些細菌隔離到體內(nèi)的一種被稱為“含菌胞”的特化細胞,嵌在營養(yǎng)組織中。這些細菌可以看作食骨蠕蟲“官方認證”的細菌。當體液自上而下到達營養(yǎng)體時,為細菌供氧,排二氧化碳,而食骨蠕蟲則通過含菌胞吸收細菌的營養(yǎng)。

腸道共生菌

無論是海洋還是陸地,作為分解者的命運其實是被選擇的——天注定的命運。如果一個食骨蠕蟲群體正巧出于種種方式到達了一個裸露的鯨的骸骨,那么這個群體很快就能興旺發(fā)達,世代繁衍下去達百年之久。

正是因為生存方式的限制,食骨蠕蟲在生長方式上似乎有一定的補救措施。要在資源日益減少的環(huán)境中壓制其他群體快速壯大,那么雌蟲必須快速生長,產(chǎn)出大量卵子。

對于食骨蠕蟲的后代來說,雖然有著作弊式的高效率生殖方式,但是這并不能提高每個后代尋找到適合棲息地的概率。區(qū)別于類似生物卵子數(shù)量龐大而質(zhì)量不足的現(xiàn)象,食骨蠕蟲并不采取這種策略。相反,食骨蠕蟲比起數(shù)量,更堅持“卵子貴在精而不在多”的理念。

雄蟲的生長速度自然也不能慢了,甚至比起雌蟲,有過之而無不及。作為食骨蠕蟲的雄蟲,即使還處于幼蟲,可是已經(jīng)性成熟了,并且一直保持極小的體型,大多數(shù)甚至不會超過0.25mm。食骨蠕蟲的雄蟲仿佛是為了繁衍后代鞠躬盡瘁,死而后已,這也是他們整個生活史中做的最主要的事情。

在雌蟲女王龐大的“后宮”里,主要有這三種形態(tài)的雄蟲:最年輕的只有卵黃而無精子;主力軍是稍長一點的雄蟲,卵黃消耗許多,同時產(chǎn)生了大量精子;還有一種則是老年雄蟲,無卵黃無精子,生命力漸漸耗盡。

正是因為雄蟲是短命鬼,于是雌蟲只好不斷招納新的雄蟲進來。這是有生理學依據(jù)的。實驗表明:倘若雌蟲缺少雄蟲,那么這種情況會影響雌蟲的生殖力。在食骨蠕蟲群落的早期,雄蟲和精子是稀缺品;但是隨著群落的逐步發(fā)展,雄蟲數(shù)量會逐漸增加,最終高于雌蟲,幾乎所有雌蟲到后來都可以分配到至少一個“丈夫”。

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隨著研究的深入,科學家們將食骨蠕蟲帶到實驗室里進一步研究。他們發(fā)現(xiàn),從來不存在成群的雄性幼蟲。的確,雖然食骨蠕蟲采取“一妻多夫制”,但是雄性幼蟲群體是根本不存在的。這是因為其幼蟲,大多根本就無性別之分。這是一種環(huán)境決定性別的生物類型,根據(jù)登陸位置所決定。

登陸于鯨骨則發(fā)育為雌蟲,登陸于發(fā)育的雌蟲身體則發(fā)育為雄蟲。這種現(xiàn)象可能與雌蟲所分泌的一種化學物質(zhì)有關。目前的假說是:當幼蟲登陸雌蟲時,遇到一或多種化學物質(zhì),打開雌蟲向雄性發(fā)育的通路。但這只是假說,目前對此仍然沒有什么精確的解釋。

我們需要知道的是,食骨蠕蟲生活于深海,難以直接測得數(shù)據(jù),因此目前一切所得僅為實驗室數(shù)據(jù)。我們對它們的認知還有很多需要進一步研究。

海洋尸骸

正是因為我們對食骨蠕蟲仍有許多不了解,目前的科學界對食骨蠕蟲在海洋生態(tài)系統(tǒng)中所扮演的角色仍有疑問。比如說,食骨蠕蟲到底算不算海洋中的分解者,這個爭議由一個生物地理學悖論所引起。

科學家們認為食骨蠕蟲可以收集動物尸骸,比如說陸地生活的牛骨,輪船拋棄的食物殘留。但是仍有一部分科學家認為這些因素屬人為因素,而不滿足自然棲息地條件。此外,這些物質(zhì)能否來得及被收集利用也難以考證。倘若食骨蠕蟲特異性地只去分解鯨骨,那么還可以算傳統(tǒng)意義上的分解者嗎?總之,食骨蠕蟲的發(fā)現(xiàn)對整個生態(tài)環(huán)境起著重要意義,也許日后人們可以發(fā)現(xiàn)其新的潛在價值呢!

一個“妻子”,數(shù)百個“丈夫”,這種“妻管嚴”式的夫妻關系,倒真是讓人感嘆不已呢。

好吧好吧,知道很少有人能把這種存粹科普文看完。

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參考資料


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.恐怖的食骨蠕蟲[J].大科技·科學之謎,2013, (7):46-47.

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