蓝纹章鱼(图片来源:Totti, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)
“不下毒死的就是我”!

撰文 | 冬鸢
审校 | 二七

最近,一项发表在《当代生物学》(Current Biology)的新研究发现,大家熟知的、拥有剧毒的蓝环章鱼的一种——蓝纹章鱼(Hapalochlaena fasciata)——在交配过程中,雄性会给雌性下毒,这种毒可不是一般的毒素,而是剧毒的“河豚毒素”(tetrodotoxin)。

河豚毒素是一种神经毒素,毒性比氰化物高10 000倍,仅不到1毫克就可以杀死一个人类。河豚毒素可以特异性阻断动物神经细胞膜上的电压门控钠离子通道,从而破坏神经冲动的传导,导致呼吸麻痹和其他全身症状,最终导致死亡。

至于雄性蓝纹章鱼为何给自己的爱人下毒,原因是:不给她下毒,死的或许就是雄性章鱼自己。



以生命为代价的求爱

对于包括蓝纹章鱼在内一些动物来说,雄性的地位低的可怜。在危机四伏的自然界中,它们生存下来已足够不容易,却还得面对生命的另一个重要任务——繁殖。但对这些雄性动物来说,求偶与交配常常是另一种稍有不慎就丢掉性命的危险尝试

以斑络新妇(Nephila pilipes)为例,这种蜘蛛雌性个体的体重大约是雄性的125倍,而雄性斑络新妇的每一次交配尝试,都是在鬼门关走了一趟。

“为了向雌性求爱,雄性必须小心翼翼地穿过她巨大的网,然后爬上她庞大的身体进行交配,在此过程中都不能触发她攻击的本能。他在生命和肢体都完好无损的情况下完成这场挑战的机会是微乎其微的。对雄性络新妇来说,来自雌性的失望代表着可怕的死亡,他的准情人在几分钟内就能将他的生命吸干,然后将干瘪的尸体扔到不断壮大的追求失败者尸堆上。”露西·库克(Lucy Cooke)——一位出色的探险家,也是著名演化生物学家理查德·道金斯(Richard Dawkins)的学生——在《“她”的力量》(Bitch: A Revolutionary Guide to Sex, Evolution and the Female Animal)一书中这样描述雄性斑络新妇的求偶过程。

图片来源:《黑猫警长》/CNTV

像斑络新妇这样,在交配尝试中雌性个体吃掉雄性个体的现象,叫做“性食同类”(sexual cannibalism)。许多蜘蛛、蝎子、海兔和章鱼都存在这种现象。其中最为著名的大概就是螳螂了,库克在书中描述道:“这种’蛇蝎美人’一边大口啃噬着情人的头颅,一边继续跟没头的尸体交配。这种行为的存在使几代动物学家认为,演化已经走上了疯狂的道路。”

存在“性食同类”现象的动物,雌性的体型通常显著大于雄性,有时寿命也比雄性长得多。对于这些雌性来说,雄性的精子可能远不如充足的营养宝贵——她们需要努力获取大量的能量来孕育后代,但丝毫不缺乏前来求爱的雄性。也因此,这些示爱的雄性,不论最终是否成功交配,都常常沦为“女神”的晚餐。



雄性的抉择

对于雄性来说,面对此般“生存还是繁殖”的抉择,它们有着不同的应对措施。

一些雄性会安心地接受被吃掉的命运,毕竟能用自己的身躯给后代提供营养也算有利于留下自己的基因。雄性红背蜘蛛(Latrodectus hasselti,别名“黑寡妇”)便是如此,他们会一边与雌红背蜘蛛交配,一边任由她们慢慢啃食自己的身体,直到自己的生命最终耗尽。

这种“自杀式求爱”会给雄性红背蜘蛛带来两种优势:首先,相比于存活下来的雄性蜘蛛,被吃掉的雄性蜘蛛交配时间更长,产生的受精卵更多;其次,雌性蜘蛛在吃掉自己后,更有可能拒绝后来的追求者,因为她可能真的吃不下了。

当然,另一些雄性动物则会抱着“留得青山在,不怕没柴烧”的原则,在求爱的同时最大限度保证自己的安全。一些雄性学会了识别雌性什么时候肚子不饿,选择更安全的时机交配;另一些在求爱时会主动呈上食物,只求对方不要吃掉自己;还有一些也会主动出击,比如大约有30种蜘蛛,雄性在交配时会用蛛丝将雌性捆绑起来,以防自己被吃掉……



蓝纹章鱼的“毒爱”

让我们回到蓝纹章鱼的故事。与其他纹蛸属(Hapalochlaena)的蓝环章鱼一样,蓝纹章鱼的后唾腺(posterior salivary gland)中存在许多共生菌,能够帮助它们产生和储存河豚毒素。河豚毒素是它们捕食和防御的武器,只需轻轻咬上一口,就足以让它们的猎物或侵犯者当场丧命

雌性蓝纹章鱼体型约为雄性的两倍,雌性在产完卵后,就不会再进食,而是将短暂的余生都奉献给照顾和保护正在发育的幼崽。因此,在产卵之前,她们需要获取充足的营养,大吃特吃——与之交配的雄性蓝纹章鱼当然也在食谱上

雄性章鱼通常会有一条专门用于交配的腕,称为化茎腕(hectocotylized arm,又称生殖腕、交接腕)。在交配时,它们会通过化茎腕将精子送入雌性体内。一些其他种类的雄性章鱼为了避免交配时被雌性吃掉,会长出很长的化茎腕,从而在交配过程中“保持社交距离”,情况不对劲可以立即逃跑;另一些种类的雄性章鱼会在交配后直接自断化茎腕,给自己留出逃生的余地。

蓝纹章鱼的交配过程(来源:原论文)

但蓝纹章鱼既没有很长的化茎腕,也不会自断化茎腕。此前,科学家观察到,雄性蓝纹章鱼会从背后骑上雌性蓝纹章鱼,然后紧紧缠绕住雌性的身体,这种行为貌似能让雌性无法动弹。但是,对比了雄性和雌性章鱼的力量后,许多科学家认为,雄性蓝纹章鱼不足以通过这种方式制服雌性章鱼,以完成交配。

而在最新的研究中,研究者有较大的把握确定,性蓝纹章鱼在交配过程中向雌性蓝纹章鱼注入了河豚毒素。他们观察到,在交配时,一旦雄性蓝纹章鱼从背后缠住雌性蓝纹章鱼,雌性很快就失去了反抗能力,她们的身体开始变为白色,瞳孔收缩,失去对强光的反应。交配过程中,雄性的呼吸频率显著上升,但雌性的呼吸频率却明显降低了。

交配结束后,雌性蓝纹章鱼的头部后侧主动脉所在位置的皮肤,会出现一到两个5~8毫米的肿胀区域,且能发现明显的开放性伤口,持续时间约为3天。这些证据说明,在交配时,雄性蓝纹章鱼很可能咬了雌性章鱼,并将河豚毒素注入了她们的主动脉。此外,研究者还观察到,雄性蓝纹章鱼的储存河豚毒素的后唾腺大约比雌性个体重三倍。这也能说明,相比于雌性蓝纹章鱼,雄性蓝纹章鱼储存的河豚毒素还有额外的用处。



她还活着

不过,尽管被注入了可能是世界上最毒的毒素,雌性蓝纹章鱼仍然活着。研究者观察到,在开始交配约1个小时之后,雌性会渐渐恢复活力,并立即推开与自己交配的雄性。在交配后3~29天,实验观察中的所有雌性蓝纹章鱼均开始产卵,表明了交配的成功。

这是因为蓝纹章鱼自身对河豚毒素存在抗性。在捕猎时,被注入了河豚毒素的猎物在挣扎时,可能让河豚毒素扩散到水中,而河豚毒素可以通过呼吸或皮肤接触进入身体——当然也包括蓝纹章鱼自己的身体。因此蓝纹章鱼自身必须拥有一些机制,来避免自己被自己的毒毒死

一种蓝环章鱼(不是蓝纹章鱼,图片来源:Jens Petersen – CC BY 2.5)

此前有研究发现,在另一种蓝环章鱼的细胞中,细胞电压门控钠离子通道与河豚毒素结合位点有三个氨基酸发生了替换,因此受体结合亲和力显著降低,对河豚毒素敏感度较低。正因如此,雄性蓝纹章鱼向雌性注入河豚毒素后,仅能让雌性蓝纹章鱼在一定时间内丧失活力,而不至于杀死她们

毕竟保命虽重要,但若因此杀死了雌性蓝纹章鱼,也会让雄性蓝纹章鱼失去了此次交配的繁殖意义。因为雄性蓝纹章鱼在交配之后,其实也命不久矣,很难再选择新的对象进行下一次交配。

蓝纹章鱼的“毒爱”,看似是一小时的战斗,实则是不知多少万年间,雌性与雄性演化博弈的精彩结局。


参考文献:
《“她”的力量:性别、性和雌性动物掀起的演化生物学变革》中信出版集团
https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(25)00057-0
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(16)30596-6
https://www.sciencedirect.com/book/9780128206393/octopus-biology-and-ecology
https://www.science.org/doi/10.1126/science.271.5245.70

作者 环球科学

《环球科学》杂志