性特徵典範：雄性果蠅的巨大精子可達體長的20倍

有一種名為二裂果蠅小型昆蟲，其幾毫米的身軀可以產生近6厘米長的精子，這在動物界屬於非常反常的現象。研究人員認為，雌性對雄性的性選擇在其進化中起了主導作用：較大的精子可以將較小的精子從雌性生殖道「擠開」——這為其成功與卵子結合提供了競爭優勢，另外，雌性的頻繁交配也增加了這種自然選擇的影響，從而使這種果蠅的精子在進化過程中越來越長。這項研究發表於2016年5月的《自然》雜誌。

靠水果為生的細小昆蟲

果蠅是一類廣泛存在於全球溫帶與熱帶地區的小型昆蟲，目前已經發現了1000種以上。雖然，人們經常看到它們在腐爛的水果上爬來爬去，但其實多數果蠅的主食是這些爛水果上滋生的酵母菌。

果蠅同其他蒼蠅一樣，存在完全變態的生長過程，其一生分為卵、幼蟲、蛹、成蟲四個階段。雖然，這種幾毫米長的小東西（尤其是白乎乎的幼蟲）出現在水果上會讓人很反胃，但通常它們對人體健康並沒有明顯危害——倒是水果自身如果腐敗較為嚴重，更容易危害食用者的身體健康。

果蠅身體細小，可以輕易穿過紗窗進入溫暖的室內過冬。而且，由於這種小型昆蟲對於室內裝修污染非常敏感，所以在室內出現它們，一定程度上也說明室內空氣中的裝修污染物較少。

理想的遺傳學研究材料

果蠅是一種繁殖速度極快的昆蟲，而且飼養極其容易。用一個玻璃瓶，放入一個搗爛的柿子或香蕉，就可以快速培養出數百甚至上千隻果蠅。在25℃的環境下，它們十天左右就能繁殖一代，一隻雌蠅每代可繁殖數百隻。

所以，在科學研究中，果蠅是一種理想的遺傳學研究材料。著名的遺傳學家摩爾根，正是利用果蠅的雜交實驗，證實並發展了孟德爾的遺傳理論，創立了染色體遺傳理論。

「遺傳學之父」孟德爾所進行的豌豆雜交實驗，每年才能進行一次，整個實驗歷時8年才得以完成，工作量巨大。摩爾根早期曾用小鼠或鴿子作為實驗動物來研究遺傳學，效果也不理想。直到1908年，他開始利用果蠅來進行研究，才取得了突破性的進展。「摩爾根之所以成為摩爾根，果蠅立了大功勛」，有人對此評價道。

在此之後，果蠅就成了生物學實驗室里的明星，一大批研究人員利用它們作為實驗對象，在生物學、遺傳學以及眾多交叉領域取得了大量的研究成果。

巨大的精子

在動物王國中，精子通常比卵子小，雄性產生的精子數量通常也遠多於雌性產生的卵子數量。精子的數量優勢有助於卵子成功受精，在「一雌多雄」的交配體制中更是如此。另外，精子越多，精子之間的競爭越激烈，這種競爭有助於選擇出最優質的精子，進而提高受精卵的質量。

但這種普遍現象是有例外的，典型的就是一種「二裂果蠅」。這種果蠅體長僅3毫米左右，但其精子完全展開，可長達6厘米——相當於其體長的20倍。因而在交配過程中，它們只能將其捲成球形再交給雌性。相應的，雄性二裂果蠅所能產生的精子數量也遠少於其他動物。

研究人員利用實驗與基因分析等方法研究後認為，是這種果蠅的性選擇促進了這種反常現象：雌性果蠅的生殖道偏好較長的精子。但是，精子越長，產生的數量就越少，傳輸也越困難。所以，雌性果蠅為了保證受精成功率必須頻繁的交配，這更促進了精子之間的競爭——更長的精子可以將競爭者從生殖道中擠走。於是，性選擇過程就讓長精子更有優勢。

另一方面，因為精子較大，小個子的雄性果蠅產生的精子就明顯更少，因而，雌性果蠅更偏好個子更大的雄性。這種雄性的精子儲備量更大，擁有更頻繁交配的機會，可以增加受精的成功率。最終，產生較長精子的基因得以在整個種群中擴散和傳播下去。

雖然科學家們早就知道，性選擇在物種進化過程中起到的作用非常巨大，但二裂果蠅依然提醒著我們，要對性選擇規律的認識不斷豐富和擴展——相比於那些華麗的羽毛、強壯的角，果蠅的巨大精子可能是更加極端的性特徵案例。

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