Γιατί η Evolution ανέτρεψε τα σεξουαλικά όργανα αυτών των εντόμων
Τα γεννητικά όργανα είναι από τα πιο γρήγορα εξελισσόμενα χαρακτηριστικά στο ζωικό βασίλειο. Είναι επίσης από τα πιο διαφορετικά, διατεταγμένα σε όλα τα σχήματα και μεγέθη, στολισμένα με αγκάθια, γάντζους και ακόμη και δόντια. Οι πάπιες έχουν γεννητικά όργανα σε σχήμα τιρμπουσόν. Ο αρσενικός ιππόκαμπος έχει ένα σακουλάκι γόνου που δέχεται τα αυγά του συντρόφου του για γονιμοποίηση και στο οποίο αυτός αναθρέφει τους απογόνους που προκύπτουν μέχρι τη γέννηση. Οι θηλυκές λευκές πεταλούδες από λάχανο έχουν ένα αρθρωτό σαγόνι μέσα στο γεννητικό τους σύστημα. Η φύση είναι γεμάτη από περίεργα αναπαραγωγικά όργανα με ασυνήθιστες χρήσεις. Ως επί το πλείστον, ωστόσο, ορισμένες μορφολογίες των γεννητικών οργάνων σχετίζονται με τους άνδρες, άλλες με τις γυναίκες.
Αλλά το 2014, ένα μικροσκοπικό έντομο που ονομάζεται barklouse παραβίασε ακόμη και αυτόν τον κανόνα όταν οι ερευνητές ανέφεραν ότι τα θηλυκά και των τεσσάρων ειδών ενός γένους που βρέθηκαν στις σπηλιές της Βραζιλίας είχαν πέος. Δεν έμοιαζε απλώς με πέος, αλλά λειτουργούσε και σαν πέος:ένα διεισδυτικό όργανο που χρησιμοποιούσαν τα θηλυκά έντομα για να αγκυροβολούν στους συντρόφους τους κατά τη διάρκεια της σύζευξης. Επιπλέον, συμπληρωματικές αλλαγές στα γεννητικά όργανα των αρσενικών τους είχαν αφήσει με έναν μικρό μηχανισμό άντλησης μέσα σε μια μεμβρανώδη κοιλότητα που μοιάζει με κόλπο.
Το εύρημα όχι μόνο κέντρισε εκτεταμένο ενδιαφέρον (και διασκέδαση — η ομάδα τιμήθηκε με το βραβείο Ig Nobel το 2017), αλλά οδήγησε επίσης σε μια συζήτηση σχετικά με το εάν οι εμπλεκόμενοι επιστήμονες είχαν δίκιο να αναφέρουν τη δομή, που ονομάζεται γυναικείο, ως " γυναικείο πέος." (Ορισμένοι ειδικοί, για παράδειγμα, διαφωνούν με αυτόν τον χαρακτηρισμό επειδή το γυναικείο σώμα συλλέγει σπέρμα αντί να το αποδίδει.)
Τώρα, η ιστορία έχει αναπτυχθεί ακόμη περισσότερο:Αποδεικνύεται ότι το γυναικείο δεν εξελίχθηκε μία, αλλά δύο φορές, όπως περιγράφεται πρόσφατα στο Biology Letters . Οι εξελικτικές δυνάμεις φάνηκαν να ευνοούν αυτές τις δομές τόσο πολύ που αναδύθηκαν ανεξάρτητα σε δύο γενεαλογίες του φλοιού, την Neotrogla στη Νότια Αμερική και την Afrotrogla στην Αφρική.
Καθώς οι επιστήμονες προσπάθησαν να κατανοήσουν καλύτερα πώς προέκυψε η δομική αντιστροφή σε αυτούς τους φλοιούς, είχαν την ευκαιρία να δοκιμάσουν την καθολικότητα της θεωρίας της σεξουαλικής επιλογής, να διερευνήσουν τις πιέσεις επιλογής στους ρόλους του φύλου και να αξιολογήσουν το κύριο, συχνά παραβλέπεται το περιβάλλον και η οικολογία παίζουν στην εξέλιξη των γεννητικών οργάνων. Με αυτόν τον τρόπο, αμφισβήτησαν επίσης τις αντιλήψεις μας σχετικά με το τι σημαίνει να είσαι άντρας και τι σημαίνει να είσαι γυναίκα, και είδαν πόσο ευέλικτη και καινοτόμος μπορεί να είναι η φύση.
Η ανατομία της σεξουαλικής επιλογής
Με εξελικτικούς όρους, οι γαμέτες, όχι τα γεννητικά όργανα, είναι αυτοί που καθορίζουν το φύλο:Τα αρσενικά παράγουν πολλά μικρά, κινητά σπερματοζωάρια, ενώ τα θηλυκά παράγουν μικρότερο αριθμό μεγαλύτερων, πολύ πιο ακριβών μεταβολικά ωαρίων. Λόγω αυτής της ασυμμετρίας, που αφήνει τα θηλυκά με πιο περιορισμένο αναπαραγωγικό πόρο, τα φύλα μπορούν να θεωρήσουν πλεονεκτικό να ακολουθήσουν διαφορετικές στρατηγικές αναπαραγωγής και ότι η σύγκρουση θέτει τα θεμέλια για τη σεξουαλική επιλογή, έναν σημαντικό τρόπο φυσικής επιλογής. Συνήθως, τα θηλυκά τείνουν να είναι επιλεκτικά με τους συντρόφους τους για να αποφύγουν τη σπατάλη πολύτιμων αυγών. Εν τω μεταξύ, τα αρσενικά θα προσπαθήσουν να γίνουν ελκυστικά - σε όσο το δυνατόν περισσότερους συντρόφους - με επιδεικτικές επιδείξεις (όπως η ουρά του αρσενικού παγωνιού) ή νικώντας τους αντιπάλους ή προσφέροντας στα θηλυκά «νυφικά δώρα» θρεπτικών συστατικών από το σώμα τους. Σε όλη τη φύση, τα ανδρικά γεννητικά όργανα έχουν επίσης συχνά δομές όπως οι σπονδυλικές στήλες που μπορούν να εμποδίσουν ένα θηλυκό να ξεκολλήσει ή ένα ανταγωνιστικό αρσενικό να αποκτήσει πρόσβαση σε αυτό.
Ωστόσο, αυτές οι στρατηγικές μπορούν να σταθούν στο κεφάλι τους, όταν ο περιοριστικός πόρος βρίσκεται στα αρσενικά. Σε ορισμένα είδη πτηνών, για παράδειγμα, οι λοξές αναλογίες των φύλων αναγκάζουν τα θηλυκά να ερωτεύονται πολλά αρσενικά και να ελέγχουν περιοχές. Οι αρσενικοί γρύλοι θάμνων στην Αυστραλία μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά στα θηλυκά κατά τη διάρκεια της σύζευξης:Σε περιόδους του χρόνου που η διαθεσιμότητα τροφής είναι πιο περιορισμένη, τα θηλυκά φλερτάρουν τα αρσενικά. όταν δεν συμβαίνει αυτό, κυριαρχούν οι παραδοσιακοί ρόλοι του σεξ.
Αλλά συνήθως αυτές οι ανατροπές δεν ήταν γνωστό ότι επεκτείνονται στα γεννητικά όργανα. Δηλαδή, δεν ήταν μέχρι τις ανακαλύψεις της Afrotrogla και Neotrogla .
Ο Kazunori Yoshizawa, εντομολόγος στο Πανεπιστήμιο Hokkaido στην Ιαπωνία, και ο Yoshitaka Kamimura, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Keio στην Ιαπωνία, μαζί με τους συναδέλφους τους, βρήκαν το 2014 ότι όταν αυτοί οι φλοιοί συνδυάζονται, το θηλυκό ανεβαίνει και διεισδύει στο αρσενικό με το γυναικείο του σώμα, το οποίο διατηρεί το ζευγάρι αγκυροβόλησε μαζί κατά τη διάρκεια του σεξ που μπορεί να διαρκέσει έως και 70 ώρες. Το σπέρμα, το οποίο περιλαμβάνει σπέρμα και ένα γαμήλιο δώρο συμπυκνωμένων θρεπτικών συστατικών, μεταφέρεται από το αρσενικό μέσω ενός πόρου στο γυναικόσωμα και σε ένα αποθηκευτικό όργανο. Μια ειδική βαλβίδα μεταγωγής σε αυτό το όργανο επιτρέπει στη γυναίκα να αποθηκεύσει δύο γαμήλια δώρα ταυτόχρονα.
«Όταν ανατέμναμε και παρατηρήσαμε το θηλυκό της Neotrogla », έγραψε ο Kamimura σε ένα email, «όλοι βιώσαμε μια ψευδαίσθηση ότι «παρατηρούμε τώρα ένα αρσενικό έντομο».
Οι δομές "Pseudopenis" στα θηλυκά δεν είναι πρωτόγνωρες. Βρίσκονται σε μια σειρά ζώων, συμπεριλαμβανομένων των τυφλοπόντικων, των λεμούριων, των αρκούδων και των κηλιδωτών ύαινων, αν και μόνο στην τελευταία περίπτωση μοιάζουν πραγματικά με το πέος των αρσενικών του είδους τους. Και ακόμη και τότε, η δομή είναι στην πραγματικότητα μια διευρυμένη κλειτορίδα (η κηλιδωτή ύαινα έχει ακόμα κόλπο) και δεν χρησιμοποιείται για να διεισδύσει σε έναν σύντροφο ή να διεγείρει το σεξ όπως είναι συνήθως τα πέη. Γι' αυτό, μόνο ο φλοιός είναι γνωστό ότι έχει αντιστρέψει την πορεία των πραγμάτων, με το γυναικόσωμα να εξελίσσεται από ένα πολύ διαφορετικό σύνολο ιστών.
Η πραγματική έκπληξη που προέκυψε στην πιο πρόσφατη δουλειά ήταν ότι τα γυναικεία πέη εξελίχθηκαν ξεχωριστά στην Afrotrogla και η Neotrogla . (Η εφημερίδα διαπίστωσε ότι η Afrotrogla σχετίζονταν πιο στενά με ένα άλλο γένος εντόμων σπηλαίων, το οποίο είχε παραδοσιακά γεννητικά όργανα.) Γιατί αυτή η ασυνήθιστη διάταξη θα εξελισσόταν δύο φορές ανεξάρτητα μέσα σε μια αρκετά μικρή ομάδα εντόμων;
Οι ερευνητές θεωρούν ότι ένας σημαντικός λόγος για την αντιστροφή του ρόλου του φύλου των εντόμων των σπηλαίων είναι ότι τα ενδιαιτήματά τους έχουν σοβαρή έλλειψη σε θρεπτικά συστατικά. Για να πάρουν αρκετό φαγητό και νερό, η μόνη λύση για τα θηλυκά είναι να ζευγαρώσουν και να μαζέψουν γαμήλια δώρα. Επειδή είναι σε θέση να συγκεντρώσουν δύο διατροφικά πακέτα ταυτόχρονα, ο ανταγωνισμός για τα αρσενικά έχει γίνει ακόμη πιο έντονος. Αυτό, σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες όπως οι σωματικές θέσεις στις οποίες συνδυάζονται, πιθανότατα ώθησε τα θηλυκά να εξελίξουν το γυναικείο σώμα και τα αρσενικά να προσαρμόσουν τη νέα δομή χάνοντας σχεδόν εξ ολοκλήρου αυτό που ήταν κάποτε το πέος τους.
Ενέργεια, Οικολογία και Σεξ
Αν και ανατομικά εξαιρετικά, τα γεννητικά όργανα της Afrotrogla και Neotrogla Επιβεβαιώστε εκ νέου αυτό που προβλέπει η θεωρία της σεξουαλικής επιλογής:Οι επιλεκτικές πιέσεις θα δράσουν στο φύλο που επενδύει λιγότερη ενέργεια στο ζευγάρωμα και χρειάζεται πρόσβαση σε περιορισμένους πόρους. Επομένως, η εμφάνιση συγκεκριμένων γεννητικών δομών δεν είναι μοναδική για το ένα ή το άλλο φύλο, αλλά μάλλον ένα γενικό χαρακτηριστικό της ενεργειακής δαπάνης και της εξελικτικής διαφοροποίησης στην εργασία.
«Πραγματικά αμφισβητεί τις αντιλήψεις μας για το σεξ», είπε η Justa Heinen-Kay, μια εξελικτική οικολόγος που κάνει μεταδιδακτορική εργασία στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα. «Τίποτα δεν είναι εγγενώς θηλυκό ή εγγενώς αρσενικό. Όλα εξαρτώνται από το πλαίσιο."
Η Diane Kelly, ανώτερη ερευνήτρια στη συμπεριφορική νευροεπιστήμη στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Amherst, η οποία δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα, απηχούσε την άποψη του Heinen-Kay. «Τα ζώα εξελίσσονται ό,τι κι αν συμβεί στη δουλειά», είπε.
Η Heinen-Kay σημείωσε επίσης τις ευρύτερες επιπτώσεις της ανακάλυψης. «Τόσο στην εξέλιξη όσο και στην κοινωνία γενικότερα, έχει γίνει πολλή συζήτηση για το τι είναι φύλο, τι είναι σεξ, τι είναι φυσικό», είπε. "Νομίζω ότι μελέτες όπως αυτές είναι σημαντικές για να ρίξουν φως σε αυτές τις συζητήσεις, για να δείξουν πόσο ποικιλόμορφη είναι η φύση και ότι δεν υπάρχει πραγματικά ένας τρόπος με τον οποίο εκδηλώνονται οι άνδρες και οι γυναίκες."
Αυτές οι προκαταλήψεις έχουν παρεμποδίσει την έρευνα για τις αναπαραγωγικές στρατηγικές και την εξέλιξη των γεννητικών οργάνων, σύμφωνα με τη Marie Herberstein, βιολόγο στο Πανεπιστήμιο Macquarie στην Αυστραλία. Η υπόθεση ότι τα αρσενικά τείνουν να έχουν πιο πολύπλοκα γεννητικά όργανα έχει στρέψει το επίκεντρο της εργασίας στον αγρό. Το να αρχίσει να δίνει τόση προσοχή στη γυναικεία ανατομία, υποστηρίζει, θα αποκαλύψει νέες και συναρπαστικές αλήθειες για τη φύση.
Πρώτον, αυτή η περίπτωση έδειξε πόσο κρίσιμα μπορεί να εξαρτάται η εξέλιξη των γεννητικών οργάνων από τις οικολογικές συνθήκες. Δεν είναι γνωστά πολλά για το θέμα και οι περισσότερες επιστημονικές έρευνες τείνουν να επικεντρωθούν στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ανδρών και γυναικών στο πλαίσιο της σεξουαλικής επιλογής. Αλλά αυτό δεν δίνει την πλήρη εικόνα. «Είναι σημαντικό να κάνουμε ένα βήμα πίσω, να σκεφτούμε το ευρύτερο περιβαλλοντικό πλαίσιο στο οποίο λαμβάνουν χώρα αυτές οι αλληλεπιδράσεις», είπε ο Heinen-Kay. (Λάβετε ένα άλλο εύρημα που δημοσιεύτηκε πρόσφατα:Στα είδη καβουριών ερημίτη που δίνουν περισσότερη ενέργεια στη διατήρηση και την «αναδιαμόρφωση» του κελύφους τους, τα αρσενικά εξέλιξαν μεγαλύτερα πέη – επιτρέποντάς τους να ζευγαρώνουν χωρίς να αφήνουν το καβούκι τους, τα οποία διαφορετικά θα μπορούσαν να κλαπούν από άλλα καβούρια.) Κατανόηση Αυτό μπορεί, με τη σειρά του, να παρέχει πληροφορίες για το πώς οι εξελικτικές δυνάμεις της επιβίωσης και της αναπαραγωγής λειτουργούν παράλληλα και γιατί τα ζώα φαίνονται και ενεργούν όπως κάνουν.
Τα έντομα των σπηλαίων από τη Βραζιλία και τη Ναμίμπια προσφέρουν ένα πολλά υποσχόμενο μέρος για να ξεκινήσετε να αναζητάτε απαντήσεις. Οι ερευνητές θα μπορούσαν να πραγματοποιήσουν περαιτέρω πειράματα για να καταλάβουν το κόστος και τα οφέλη που επιφέρουν αυτές οι μορφολογίες και στα δύο φύλα, καθώς και για να ελέγξουν πώς ορισμένες συνθήκες μπορεί να επηρεάσουν ή να αντιστρέψουν τη σεξουαλική συμπεριφορά (σε ένα είδος Neotrogla , για παράδειγμα, η ανατομική αναστροφή φαίνεται να έχει «αποκλιμακωθεί»). Η ομάδα σχεδιάζει επίσης να μελετήσει άλλες γενεαλογίες για να κατανοήσει καλύτερα την εξελικτική ιστορία των πλασμάτων.
Είναι απολύτως πιθανό να υπάρχουν περισσότερες τέτοιες περιπτώσεις στη φύση, που περιμένουν να ανακαλυφθούν. «Υπάρχει τόση ποικιλία σε αυτά τα συστήματα», είπε η Kelly. «Πρέπει να υπάρχουν ακόμα πιο περίεργα πράγματα εκεί έξω που δεν έχουμε περιγράψει ακόμα. Και συχνά είναι τα περίεργα πράγματα που μας λένε πράγματα."
Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στις WashingtonPost.com .
