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2018
02-04

三个主要的甲虫小组出现一个睾丸短


令人惊讶的是大量的甲虫失踪他们的睾丸,雄性的昆虫之一。就发现这一点的研究人员来说,昆虫不会受到这种缺席的困扰或损害。这个发现是惊人的,因为大多数动物是左右对称的,这意味着身体的左右两侧大致相互镜像。这种双向性延伸到许多内脏器官,尽管一些系统如人类的心脏和肝脏发展或不对称地定位。

“我们有两只肺,两只肾,雌性和雄性都有配对的性腺。即使我们的大脑也有两个半球,“加州大学伯克利分校自然资源学院昆虫生物学助理教授吉卜林·威尔(Kipling Will)说。 “进化主要是赞成动物双边对称,所以当我们看到这个规则被侵犯,就像这些甲虫的情况一样,引起我们的注意。”

将领导对甲虫科的所有主要谱系的研究。这项调查的结果将出现在4月份的形态学期刊上,但现在可以在网上查到。

研究人员说,这样的野外观测提供了甲虫生物学和进化的有价值的线索。

1825年,法国博物学家莱昂·杜福尔(Leon Dufour)在甲虫身上首次发现了单睾丸现象或monorchy现象。他发现Harpalini carabid甲虫有一个睾丸,但他和其他科学家认为这种情况只限于这个群体。研究人员进行更彻底的调查还需要180年的时间,发现其他两个主要谱系也缺乏一个睾丸。

这项调查要求详细解剖和研究超过820种的物种,估计有37,000种的甲壳类甲虫。研究人员发现了174个物种,三个谱系的所有成员只有一个睾丸。研究人员指出,除了这一个解剖学的区别之外,单睾丸甲虫的出现和行为与两睾丸的对应物没有区别。康奈尔大学昆虫学教授詹姆斯·利布赫尔说:“有一只睾丸的甲虫正在交配,并且正在做它们的甲虫。” “科学家们很熟悉甲壳虫,但直到这项研究才能完全理解整个器官在三个主要谱系中的损失。”

因为未知的原因,在几乎所有情况下,都是左侧睾丸已经消失了威尔说:“你可能会说这些甲虫失去了剩下的所有东西,除了一个小组似乎失去了他们的权利,”威尔说,他也是加州大学伯克利分校Essig昆虫博物馆的副主任。

虽然诸如水母和海星等动物是径向对称的,但是在动物世界中,双侧对称是传统的身体形状,这部分归功于向前运动的驱动力。

这并不是说这种偏离双边主义的先例是不存在的。一个众所周知的例子是男性的提琴手蟹,它的一边有一个用来吸引雌蟹和避开男性竞争对手的超大爪。

尽管如此,研究人员表示完全缺乏一个器官,或缺乏不对称,是罕见的。当它发生时,器官损失可能是一个很好的原因。例如,蛇有一个肺明显减少,以适应相对极端的身体形状。大多数鸟类只有一个功能性卵巢,一些生物学家认为这些卵巢有助于优化其体内飞行。

这引发了一些甲虫如何以及为什么进化为只有一个睾丸的问题。研究人员排除了飞行优势或身体形态发生重大变化等明显因素。

他们确实注意到,产生大量精液的四肢甲虫附属腺体比正常的大一些。研究人员认为,腹腔内器官的包装是一种可能导致功能性多余睾丸丢失的空间竞争。

“雄性蟋蟀会直接将流体从其附属腺转移到雌性蟋蟀 为鸡蛋提供营养,“利勃海尔说。 “可能是男性甲虫同样向女性提供精子以外的东西。但这是一个鸡和鸡蛋的问题。我们不知道先发生了什么。睾丸是否首先失去,为附属腺体留下更多的空间?还是睾丸失去了让更大的附件腺的方式?这是一个需要进一步研究的课题。“

无论最终的原因是什么,推动了这种缺席不对称的演变。

Will说:“我们在三个甲虫甲壳虫 - Abacetini,Harpalini和Platynini中发现了monorchy - 表明睾丸的丧失至少在甲虫进化的三个不同时期发生。 “这看起来不太可能是完全随机的。”

根据所涉及的甲虫群的地理分布,利勃海尔估计,甲虫在甲壳虫的起源发生在距离白垩纪九亿年至一亿年前。他说:“那个时代的生物多样性显着增加。

他补充说,这些发现说明了基本的自然历史的价值。 “利勃海尔说:”今天的许多科学发现似乎主要发生在分子水平和基因水平上,所以诸如此类的发现是显着的。 “来到实验室的许多想法都是从现场开始的。通过观察整个生物体,我们仍有很多发现。“

其他合着者还有亚利桑那大学的David Maddison和西班牙穆尔西亚兽医生物学院的Jose Galian。

本研究由国家自然科学基金资助。

来自UC Berkeley