当然,化石能够提供的信息也就是缠成一团的精子,因此想要直接断定精子有多长还是比较困难。研究推测,这只雌性体内的精子长度在200微米左右,约为介形虫身长的三分之一,也达到人类精子长度的约4倍。
最古老的精子
这次发现的精子将最古老动物精子的记录刷新了一大截。之前的记录还是由南极洲发现的一种环节动物保持的。2015年,科学家在南极地区蛭纲蠕虫的卵茧化石中找到了精子的痕迹,其也代表着来自5000万年前的精子形态。并且,远古蠕虫中的精子形态也与当今环节动物的无差。新研究直接把这一纪录往前推了5000万年。
而此前最古老的介形虫精子来自于2014年,慕尼黑大学的生物学家Renate Matzke-Karasz在澳大利亚的一处洞穴中找到的一份介形虫化石。当时的分析确定这份化石的年份大约距今2300万~1600万年。而这次研究的第一作者王贺在重建了介形虫的3D图像后,就立即发给了 Matzke-Karasz进行鉴别,“我看到图片就意识到这是目前最古老的动物精子,”他表示。
当然,这次新研究找到的介形虫精子只能说是最古老的动物精子。而某些介形虫的精子长度即使有1厘米以上仍称不上动物界最大。有些果蝇的精子长度能达到几厘米,介形虫还是要稍逊一筹的。不过,这次的新发现让我们有机会窥视到这个物种的演化史:从1亿年前,到1600万年前,再到现存的介形虫,它们的外观和生殖特征上没有什么显著变化。
相互比较不同年代的介形虫信息就能发现,在介形虫产生交配行为时,无论是一亿年前琥珀中的这只,还是现代的介形虫,它们都需要通过借助像钩子一样的抱握器来抓住雌性。一旦它们躯体保持稳定,雄性就会通过曾克氏器将巨型精子送入雌性体内。
当精子进入雌性的生殖道后,会经过一段比较长的通道之后最后到达受精囊。在受精囊里,精子才会开始具有移动性,并变成更加有形态的聚集体,最终接触到卵完成受精过程。
演化停滞同样可行
当然,你可能会不太理解只有0.6毫米的个体,为何要产生比身体还长的精子?这其实是一种持续数亿年的生殖竞争造就的结果。介形虫和人类不一样,经常会有多个雄性试图让同一个受精,为了争夺繁衍的权利,雄性不得不使出最具竞争力的生殖方式。
精子在接触雌性介形虫卵子之前,需要经过一段螺旋式的通道,这个通道长度比雌性个体都要长,因此雄性需要利用更长的精子来争取第一个接触到卵子完成受精,那些长度不够的精子往往难以完成这一复杂的旅程,因此在数亿年的演化过程中,具有高竞争力的长精子被保留了下来。而琥珀中的证据也让我们看到,这一策略的确非常可行,因此才流传至今。
这些介形虫和巨大精子也说明了演化并不一定是朝前行进的,演化停滞同样会被生物接纳。只要能够保证生物的生存和繁殖,那么这种策略就值得保留,即使保留的时间是数亿年。
图片来源论文
原始论文:
Exceptional preservation of reproductive organs and giant sperm in Cretaceous ostracods
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2020.1661