知乎日报

每日提供高质量新闻资讯

头图

自然界同居的终极形态,雌雄鮟鱇合为一体

苏澄宇,动物科学 / 动物营养 / 冷门问题收割者

在 300 米下的漆黑深海,一种鮟鱇鱼正在进行神秘的交配仪式。

一条小小的雄性鮟鱇向不远处的一条雌性鮟鱇游了过来,之所以用“小小的”来形容它,是因为这种鮟鱇鱼雌性的体型要远大于雄性。

雄性黑角鮟鱇与雌性黑角鮟鱇,雌性黑角鮟鱇体型能够达到雄性的 60 倍左右 (图片来源:Solvin Zankl/Alamy) 

接下来,游到雌鱼身边的雄性鮟鱇用嘴咬住雌性的腹部,吸附在上面。

(图片来源:Science on Youtube)

之后,它们的身体里的血管和肌肉都会慢慢地交融在一起,小小的雄鱼再也离不开巨大的雌鱼,它变成了雌鱼身体的一部分。所谓的相爱永远不分离,说的大概就是这种动物吧。而这种神奇的交配方式,其实要以牺牲免疫为代价才能进行。


工具鱼的寄生生活

在与雌鱼“水乳交融”之后,雄性鮟鱇鱼自身也会发生变化——雄鱼身上除了精囊,其他部分都会逐渐退化、消失,最终就成了雌鱼身上的一个“肉瘤”。

此时的雄鱼在某种程度上已经不能算作一个个体,而只能看作是雌鱼身上的性器官了。

交配期间,雌鱼会给雄鱼输送养分与激素,刺激雄鱼在自己在排卵的时候同时排出精子,从而完成交配。

简单来说,雄性在这里就是一个专门负责生产精子的工具,而有的雌性鮟鱇甚至还可以同时拥有很多个工具鱼。

科学家将这种现象称为性寄生(Sexual Parasitism),性寄生虽然看起来很诡异,但也有它的道理。比如这种鮟鱇鱼,雄性鮟鱇鱼之所以会如此卑微,还是受环境所迫,毕竟深海乌漆嘛黑的,想找个雌性来交配繁殖,和大海捞针一样,十分不容易。

但如果寄生在雌性身上,变成一个专门提供精子的器官,繁殖就不是什么问题了。

当然并不是所有的鮟鱇鱼都会选择性寄生。即便是性寄生,有的雄性鮟鱇鱼也不会一辈子都寄生在雌性身上,而是会在完成交配任务之后潇洒离去,继续过自己开心的单身生活。


以牺牲免疫为代价的相爱

虽然在两年前,科学家就拍摄到了深海鮟鱇的交配视频,但有一个疑问一直都困扰着科学家们,那就是,为什么雄性寄生在雌性身上变成一个器官的时候,不会产生排斥反应?

性寄生的约氏黑角鮟鱇 (图片来源:文献 1)

在这里,我们先介绍一下什么是排斥反应。

人和动物自身都会有一套免疫系统,它能够识别细菌、病毒、异物并对它们产生攻击反应,来维持机体内环境稳定和生理平衡,总的来说这是一种能对自身起到保护作用的机制。而有时候,免疫系统也会产生一定的“负效应”,排斥反应就是其中之一。

排斥反应这个词更多用在医学上,一般来说,如果因为某个器官损坏,需要进行移植的时候,排斥反应就是需要考虑的一大问题。

因为移植的器官可能会被受者的免疫系统识别为“异己”,并对它进行攻击,这样的话移植就会失败。移植排斥反应是一个大概率的事件,所以器官移植前一般都会进行配型检查,或者找有血缘关系的人进行移植。

而雄性鮟鱇鱼吸附在雌性身上的时候,也类似于器官移植(雄性器官移植),但它们并不会有排斥反应这种顾虑,这一现象引发了科学家们的关注。最近,他们终于揭开了这种神秘交配仪式不会产生排斥反应的秘密。

有两条雄性寄生并融合在一条雌性鮟鱇身上( 图片来源:National Geographic)

Thomas Boehm 是研究免疫生物学和表观遗传学的科学家,他和他的团队弄来了一些鮟鱇标本,对 13 种鮟鱇共 31 个标本进行了基因序列研究。

胆星角 (Ceratias uranoscopus)

图源:Fish Of Australia

密棘角 (Cryptopsaras couesii)

图源:Fish Of Australia

棘头光棒 (Photocorynus spiniceps)

图源:Cosmos Magzine

皇独树须鱼(Haplophryne mollis)

图源:Fish Of Australia

其中胆星角鮟鱇会进行一对一的终身性寄生,而密棘角鮟鱇、棘头光棒鮟鱇、皇独树须鱼的寄生是一对多的,也就是一条雌性会有多个“新郎”。其他的则是不会有性寄生行为、能够正常交配的鱼种。

通过对多种鱼的基因序列进行对比,科学家发现性寄生的鮟鱇缺失了一种编码为 MHC 的基因。MHC 全称为主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex),存在于大部分脊椎动物基因组中,是免疫系统区分本身和异体的基础。

根据基因的位置和功能,MHC 被分为三类。科学家主要研究了鮟鱇的第一类和第二类 MHC,研究发现,那些永久依附在雌性身上的雄性鮟鱇物种,编码 MHC 的两个基因完全丢失,这意味着它们失去了对抗异物的抗体,没了抗体自然就不会出现排斥反应。

而对于那些暂时同居在一起的鮟鱇来说,雄性的免疫系统损失稍微小些,这也是它们能够在交配完成后离开雌鱼,继续自己过日子的原因。 

总之对于这些鮟鱇来说,爱得越深、越密不可分,后天免疫系统基因的变化就越极端。

到目前为止,还没有发现存在其他会为了交配放弃自己部分免疫系统的动物,毕竟免疫系统可是 5 亿年来一直存在于脊椎动物体内的重要保护机制。

这样看来,这种鮟鱇鱼为了达成了它们不离不弃的爱,真的是做出了巨大的牺牲。


参考文献:

The immunogenetics of sexual parasitism DOI: 10.1126/science.aaz9445

Exclusive: ‘I’ve never seen anything like it.’ Video of mating deep-sea anglerfish stuns biologists DOI:10.1126/science.aat6446

en.wikipedia.org/wiki/M

出品:科普中国

制作:苏澄宇

监制:中国科学院计算机网络信息中心