蝴蝶擁有複雜性交配：雄性交配後會留下“貞操帶”

新浪科技訊北京時間12月10日消息，據國外媒體報道，當人們談及蝴蝶，多數人都被它們美麗彩色的翅膀所吸引，但是美國昆蟲專家安娜·寶拉·多斯桑托斯·德卡瓦羅（Ana Paula dos Santos de Carvalho）專注研究它們的生殖器官和交配方式，特別是蝴蝶巨大而精緻的交配塞（mating plugs），其作用類似於古代女性使用的“貞操帶”。

安娜是佛羅里達自然歷史博物館卡瓦哈拉實驗室昆蟲學博士生，她說：“雖然蝴蝶翅膀非常迷人，但對我而言，它們的交配塞更吸引我！”

早在20世紀初，研究人員曾將交配塞誤認爲是卵子彈射器，它封閉了雌性生殖器官，阻止了其他雄性的射精行爲，雌性蝴蝶身體上的交配塞有各種形狀和大小，有的像貝殼一樣呈現曲面結構，有的像鉤狀，還有的像草叉，可以刺向其他雄性。安娜說：“對於某些物種，交配塞就像女性貞操帶的作用，環繞在雌性腹部位置，所以它真能阻止其他雄性的交配行爲。”

安娜和同事們發現大約1%的蝴蝶物種中，雄性在交配時使用精緻的交配塞，確保一夫一妻制和後代的父權關係。然而，雌性會極力阻止這一策略，它們會選擇多個雄性交配者，增加後代的遺傳多樣性。

“這是一場雄性和雌性蝴蝶之間的持久戰鬥，蝴蝶的性行爲可能比人們想象的更加極端和暴力。”據悉，安娜在聖瑪利亞聯邦大學攻讀碩士學位期間，對巴西南部草地進行了一項蝴蝶多樣性調查，偶然發現一種不同尋常的雌性蝴蝶，該蝴蝶物種叫做Euryades corethrus，當蝴蝶收起它們棕褐色斑駁的翅膀時，驚奇地發現雌性蝴蝶腹部伸出兩個巨大的尖刺，這是雄性留下在雌性身體上的交配塞。

她說：“它幾乎和腹部一樣長，這真得很奇怪！”這是安娜第一次觀察到蝴蝶交配塞，她的碩士導師解釋稱，Euryades corethrus非常獨特，它長着兩個巨大尖刺突起是一個翼形塞狀結構。

之後安娜在昆蟲博物館中研究館內收藏的蝴蝶標本，觀察了各種特殊身體結構，甚至還發現一些雌性蝴蝶身體上也有類似的獨特塞狀結構。

雄性蝴蝶會耗費很大體能製造交配塞，這種複雜柔軟結構是在雄性蝴蝶生殖系統中“模型化”生成，一旦成功實現與雌性的交配，它們就會將交配塞插入雌性交配孔，對於雌性而言，這些交配塞能持續存在很長時間。安娜稱，對於那些身體僅有一個交配孔進行交配和生育後代的動物而言，阻塞這處交配孔的塞狀結構必須溶解或者被移除，從而便於雌性生育後代。由於雌性蝴蝶的生殖系統對於交配雙方僅有一處交配孔，當雄性交配結束後會保留這個交配塞，並有效地阻止雌性與其他雄性發生交配。

安娜在聖瑪利亞聯邦大學攻讀碩士學位期間，對巴西南部草地進行了一項蝴蝶多樣性調查，偶然發現一種不同尋常的雌性蝴蝶，該蝴蝶物種叫做Euryades corethrus，當蝴蝶收起它們棕褐色斑駁的翅膀時，驚奇地發現雌性蝴蝶腹部伸出兩個巨大的尖刺，這是雄性留下在雌性身體上的交配塞，其長度幾乎與腹部一樣長。

“這是最終目標，如果進化的主要驅動因素之一是繁衍後代，那麼對於雄性而言，這是一個確保父權的最佳策略。”

但是雌性蝴蝶能從多個交配夥伴中受益，安娜說：“更多的交配夥伴意味着獲得更優質精子的概率增大，後代遺傳多樣性也會增加，因此雌性蝴蝶會想出多種對策，我發現某些蝴蝶物種雌性生殖器官外露時，處露處有一塊堅硬光滑的板狀結構，該特徵可能會使雄性蝴蝶很難固定交配塞。”

此外，安娜還觀察到雌性蝴蝶生殖器官插入雌性體內類似巨大洞穴的結構，雄性交配完成後很難固定交配塞，她說：“雌性進化出生殖器官適應性，因此雄性要麼分配大量體能製造更大的交配塞，阻止雌性與其他雄性交配，要麼就放棄。”

這種性衝突普遍存在於動物王國，人們可以在蛇、松鼠、袋鼠、蜜蜂、蠍子和其他各種哺乳動物和節肢動物中發現交配塞，蝴蝶交配塞的多樣性可能是性衝突導致新物種產生的有力證據。

在近期發表在《系統生物學》雜誌的一項研究中，安娜將數百隻毛足蝶放入不同博物館進行收藏，其中包括：佛羅里達博物館、史密森尼博物館、加利福尼亞州博物館和加拿大博物館。在Acraeini蝶羣中，大約有300個蝴蝶物種，安娜調查了多樣化率是否與交配塞特徵有關。

“在這場性交配競賽中，雄性和雌性蝴蝶都進化形成一些新適應能力，可以導致新蝴蝶物種的出現。”之前研究表明，蝴蝶物種形成率較高與交配塞存在直接關聯，然而，在對數據進行多次分析後，她發現有交配塞的蝴蝶和沒有交配塞的蝴蝶在物種形成方面沒有差別。“或許我們需要重新思考性別衝突與多樣性之間的關係，事實上可能更加複雜。”