巴西洞穴昆蟲(chóng)紐羅格拉具有特殊的進(jìn)化和形態(tài)意義，因?yàn)樗鼈兙哂邢喾吹纳称鹘Y(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)最早是由2014年的國(guó)際科學(xué)家組成的，包括北海道大學(xué)副教授Kazunori Yoshizawa和慶應(yīng)義塾大學(xué)副教授Yoshitaka Kamimura。該團(tuán)隊(duì)因其在2017年的發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾生物學(xué)獎(jiǎng)。
在交配過(guò)程中，雄性通過(guò)雌性陰莖頂端精囊導(dǎo)管的開(kāi)口將液體精液注入雌性精子儲(chǔ)存器官，稱(chēng)為精囊。精液的存在會(huì)導(dǎo)致硬膠囊的形成，硬膠囊被包裹在女性體內(nèi)。雌性不僅可以利用膠囊中的內(nèi)容物進(jìn)行受精，還可以在必要時(shí)利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因?yàn)樗鼈兩畹亩囱ㄖ袪I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少。人們認(rèn)為，從精液中獲取營(yíng)養(yǎng)的能力促使女性在交配中競(jìng)爭(zhēng)，最終導(dǎo)致女性陰莖的進(jìn)化。
許多生物已經(jīng)顛倒了它們的性別角色，但是紐羅格拉是唯一已知發(fā)育成女性陰莖的生物，盡管導(dǎo)致其發(fā)育的因素仍然未知。在eLife發(fā)表的最新研究中，研究人員聚焦于精子儲(chǔ)存器官入口處的一種獨(dú)特的板狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在任何其他昆蟲(chóng)身上都找不到。
研究人員分析了這個(gè)位于精子儲(chǔ)存器官頂部的被稱(chēng)為“精子板”的板狀結(jié)構(gòu)，并通過(guò)光學(xué)顯微鏡、共聚焦激光掃描顯微鏡和高分辨率計(jì)算機(jī)斷層掃描顯示了精子的流動(dòng)情況。在SPring-8同步輻射裝置中。
分析導(dǎo)致在精液儲(chǔ)存器官的入口處發(fā)現(xiàn)了一個(gè)0.3毫米寬的微小開(kāi)關(guān)閥，它可以將精液流轉(zhuǎn)移到左右通道。這種閥門(mén)由一個(gè)可以轉(zhuǎn)換流量的旋塞閥、一個(gè)像風(fēng)扇一樣的肌肉和一種叫做resilin的橡膠狀蛋白質(zhì)組成，這種蛋白質(zhì)可以支撐肌肉結(jié)構(gòu)并保護(hù)旋塞閥。
嚙齒類(lèi)動(dòng)物，俗稱(chēng)書(shū)虱，與紐羅格拉同屬一個(gè)序列(Psocodea)，一次只能接收一個(gè)精子包，而紐羅格拉由于開(kāi)關(guān)閥，一次可以接收兩個(gè)膠囊。研究人員推測(cè)，“瓣膜獲取更多精液的能力導(dǎo)致女性之間對(duì)精液的激烈競(jìng)爭(zhēng)，這促進(jìn)了女性陰莖的進(jìn)化?！?
“利用仿生學(xué)模仿生命結(jié)構(gòu)來(lái)解決工程挑戰(zhàn)并獲得動(dòng)力，可以應(yīng)用于納米技術(shù)設(shè)備的設(shè)計(jì)，”Kazunori Yoshizawa說(shuō)。
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