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鸟类是如何交配的,雌性鸭子为何发展出了世上最奇葩的生殖道

The following article is from SME科技故事 Author SME

本文转载自公众号SME科技故事




无论是英文还是中文,人们都不约而同地用“鸟(bird)”来代替男性的外生殖器。


初看,这一形容没毛病。

但认真一想这用词确实有些诡异,你见过鸟类有丁丁吗?


是的,97%的鸟类是没有外生殖器,即阴茎。

就连我们最常用来作替代词的“鸡”,也是没有“小鸡鸡”的。


鸡屁股我们见(吃)过不少,但还真没遇到过鸡小鸡鸡


大多数鸟类,是通过生殖器官的短暂接触进行交配的。

而它们的生殖器,则被称为“泄殖腔”


雄鸟只需将泄殖腔对准雌鸟的泄殖腔之后再射精,就算完成交配了。

这整个过程,是真的“蹭蹭不进去”而且速度极快。


只是一眨眼功夫,你就会错过它们交配的全过程。

所以这鸟类的交配,也被形象地称为“泄殖腔之吻(the cloacal kiss)”。

 

林岩鹨(Dunnock)的交配,就是一瞬间


不过幸好,鸟类中还有3%是有外生殖器的。

而且,仅凭这3%的“有鸡鸟类”,就足以让整个鸟类族群“雄风重振”。


不信,你可以看看南美硬尾鸭(Argentina Lake Duck ,学名为Oxyura vittatar)。

它们,就有着让所有动物都鞭长莫及的外生殖器。

 


一般来说,雄性南美硬尾鸭的平均长度为22厘米,能超过身长的一半。

代入一下人类体型,这相当于拖着近一米的外生殖器。


而且,22厘米还不是它们的极限。

有记录显示,尺寸最逆天的南美硬尾鸭中可达42.5厘米,这比它本身的体长还要长。


南美硬尾鸭与它42.5cm,已经打破鸟类丁丁长度纪录


在脊椎动物中,鸟类间的生殖器差异是最大的。

要不然没丁丁,要不然丁丁就尺寸惊人。


其中,大部分鸡形目(陆禽)都缺乏具有插入能力的阴茎。

而雁形目(水禽)则相反,具有发达的阴茎。


如果光看外生殖器,真的很难想象它们是一个家族的。


两个鸡形目(鸡和鹌鹑)和两个雁形目的雄性的阴茎解剖照片。图片来自论文原文,由果壳网编译


事实上,在胚胎发育初期,鸟类都会长出生殖结节(genital tubercle)。


其中,鸭、鹅和鸸鹋的生殖结节会继续发育成正常的阴茎。

但鸡和鹌鹑的生殖结节则是停止生长,甚至萎缩。


这张伪色图片显示了鸡胚阴茎退化前的生殖结节


研究人员已经发现,造成鸡和鹌鹑阴茎退化的原因是细胞凋亡(Apoptosis)。

这种细胞的程序性死亡在生命体中非常常见,有助于切除一些不需要的身体部分。


例如,在胚胎时期我们的手指是黏连在一起的。

发育到一定程度,指间的细胞就会大规模凋亡,这才使我们有了手指缝、脚趾缝。


如果细胞没有按程序凋亡,则会出现“连趾”


这整个过程,都是由基因调控的。

而发生在鸡和鹌鹑的生殖结节退化,则主要由一个叫Bmp4的基因控制。


当科学家用Bmp4的拮抗蛋白Noggin进行试验是发现,经Noggin处理过的公鸡胚胎生殖结节,细胞不仅停止了凋亡,还继续生长。


鸡和鸭的生殖结节发育过程,I、K、M显示了鸡胚胎生殖结节的退化,而对应的J、L、N则可以看到鸭胚胎生殖结节的继续发育。图源论文原文,由果壳网编译


一个猜测,阴茎的消失可能是其他重要特征产生的副作用。

因为Bmp4在鸟类也参与了其他重要特征的塑造,如羽毛和喙的发育。


不过作为鸟类中战斗机,鸭子就没有阴茎消失的烦恼了。

更奇葩的是,它们的外生殖器是螺旋状的,就像一个红酒开瓶器


让人无法直视的开瓶器


当然,我们平时是比较少有机会亲眼目睹这一情形的。

因为非交配期,鸭子会将阴茎藏在体内。


与人类海绵体充血不同,鸭子的勃起靠的是淋巴液而不是血液。

只需要不到半秒的时间,它们会能将丁丁从体内弹出,完成“勃起”的速度极快。


此外,虽然鸭子与哺乳动物一样侵入式性交。但鸭子的勃起,并不是在性交前。

雄鸭只需骑上雌性后背对准泄殖腔,“勃起”与"射精"一气呵成。



而与雄性阴茎形状相对应,雌性硬尾鸭的生殖道也是呈螺旋状的,好似一个迷宫。


可能有人会认为,这种形状虽然猎奇但也算不上奇葩。

毕竟什么钥匙开什么锁,像拧螺丝一样交配也不是什么大问题。


不过,你认真观察一下就会发现,这形状是真的匪夷所思。



因为雄鸭的螺旋形阴茎,是以逆时针方向旋转的。

但雌鸭的螺旋形生殖道则刚相反,朝着顺时针方向旋转的。


这是真正的意义上的“矛盾螺旋”结构,绝非拧螺丝那么简单。

而且,在雌鸟生殖道靠近泄殖腔的地方,还有许多个的囊袋。


这些囊袋,就像一个死胡同,容易造成雄鸭丁丁的迷路。

一旦进入这个错误的通道,基本上就等于浪费了雄性射出的无数小兄弟。


不同鸟类的雌性性器官,A图是雉鸡,B图和C图是绿头鸭。V-阴道 ,CI-泄殖腔,U-子宫,S.S.-储精管,星号-囊袋,白色箭头-螺旋结构。


那么问题来了,这个物种究竟是怎么交配的?它们到底还想不想繁殖后代了?


确实,在涉及到性的问题上,雄性与雌性鸭子之间陷入了激烈的性冲突。


科学家形容道,这就像一场发生在两性间的军备竞赛

鸭子的性生活,远没有想象中的和谐。



到了繁殖的季节,很多鸭子都会组成伴侣,一起孕育后代。

这本该是个温馨的场面,但暴力事件,却无时无刻不在发生。


但交配对雌鸭是件有风险的事,时常会被淹死,又或是被咬掉羽毛或啄伤眼睛

而且,有相当部分的雄性鸭子,会不顾雌性的意向,选择霸王硬上弓。


一只雌鸭被三只雄鸭强迫交配


其实这种强迫交配的行为,在鸟类中还是比较少被发现的。

目前仅在鸭子和一些海鸟,如黑眉信天翁、细嘴锯鹱等非雀形目鸟类和少数雀形目鸟类中出现。


但鸭子这个群体里,强迫交配竟是那么的频繁。

科学家估计,鸭子们的交配行为中有高达35%的比例都是雌性被强迫的。



不过在动物界,这种强迫交配行为是可以理解的,属于一种适应性的策略


因为在生命的游戏里,只有那些繁殖成功率最高的个体,才是最后的王者。

只要多交配一次,雄鸭就多了一次将自己基因传递下去的机会


在我们看来强迫交配确实粗鲁,但也不失为一种可行的繁殖策略。

 


只是这对雌性鸭子来说,就不是什么好事了。

孕育后代的子宫,本身就长在雌性身上,她们完全有权力选择与哪只雄性鸭子交配。


相对来说,雌性不会太过在乎交配次数,她们更注重的交配质量。

毕竟,养育更优秀的后代才是它们的责任,挑选更优秀的雄性理所当然。


所以,为了防止癞蛤蟆吃上天鹅肉,雌性鸭子才进化出了如此崎岖的生殖道。

这样一来,就算是雄鸭的螺旋丁丁也难以让雌鸭成功受精。

 


为了证明这一观点,科学家还特意打造了四种不同的“阴道模拟管”。


它们分别为直线型、顺时针螺旋型、逆时针螺旋型和折角(135度)型。

其中,后两种分别为了模拟野鸭的生殖道中的逆螺旋结构和囊袋结构。


实验表明,雄性在各种管道中能顺利勃起的成功率分别为8/9、5/7、1/7、2/8。

无论是逆时针螺旋型,还是折角型,都能起到阻碍的作用。


直线型

顺时针螺旋型

逆时针螺旋型

折角(135度)型


此外,在鸭子群体中的观察,也发现了这么个事实。

即便强迫交配率高达35%,但强迫交配而产生的后代,却只占了所有后代总数的3%。


拥有如此九曲十八弯的生殖道,雌鸭将生殖权紧紧地握在自己手中。

不能阻止强迫交配的发生,但雌鸭依然能让这些暴徒的基因无法传递下去。


而且,雄性丁丁的长度与雌性生殖道的复杂程度是有一定关联的。

总的来说,当雄性鸭子的丁丁长度越长时,雌性的生殖道也就越崎岖复杂,甚至到了让阴道占满整个腹腔的程度。

 


不过,我们倒不用担心鸭群繁衍后代的问题。

当遇到心仪的雄性对象,雌鸭完全是另外一幅面孔。


在鸟类中,交配确实是个技术活。

基本上都需要雌性的极力配合,才能提高受精的成功率。




为了配合她们所选择的雄性伴侣,雌性硬尾鸭会主动采取一种特殊的体位


例如,雌性会放松泄殖腔的肌肉。

这使雄性的生殖器能够更充分地进入她们迷宫般的生殖道,让精子射到卵子的附近,更易完成受精。


果然还是,同鸭不同命。

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