นี่คือภาพของสเปิร์มคอนจูเกตจากด้วงดําน้ํา Hygrotus sayi ไฮโลออนไลน์มันเป็นภาพคอมโพสิตที่มีสามภาพที่ถ่ายด้วยกําลังขยายเดียวกัน ด้านซ้ายเป็นภาพสนามมืด (มองเห็นหัวและก้อยได้) ทางด้านขวาเป็นคอนจูเกตเดียวกันที่ดูโดยใช้ epifluorescence (หัวเท่านั้น) แทรกแสดงภาพ epifluorescence (หัวเท่านั้น) ของสอง morphs สเปิร์มที่ประกอบด้วยคอนจูเกต (เครดิตภาพ: รุ่งอรุณฮิกกินสัน, มหาวิทยาลัยแอริโซนา)
สเปิร์มของด้วงดําน้ําตัวผู้นั้นแปลกมาก: แทนที่จะว่ายน้ําในระบบสืบพันธุ์เพศหญิงด้วยตัวเองเซลล์อสุจิแต่ละเซลล์มักจะติดกันเป็นคู่ในกลุ่มและแม้แต่ในโซ่ยาวหลายร้อยหรือหลายพัน
ตอนนี้การศึกษาใหม่พบว่าพฤติกรรมสเปิร์มแปลก ๆ นี้ถูกขับเคลื่อนโดยวิวัฒนาการของด้วงดําน้ําตัวเมีย
เมื่อระบบสืบพันธุ์เพศหญิงวิวัฒนาการไปสู่เส้นทางเขาวงกตมากขึ้นการวิจัยพบว่าสเปิร์มเพศชายต้องพัฒนาเพื่อให้ทัน”เมื่อคุณดูสัณฐานวิทยาที่ซับซ้อนของระบบสืบพันธุ์คุณอดไม่ได้ที่จะคิดว่าสเปิร์มต้องการมีดและเข็มทิศของกองทัพสวิสเพื่อให้ผ่านไปที่นั่นได้” สก็อตต์ พิตนิค นักวิจัยด้านการศึกษานักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยซีราคิวส์ในนิวยอร์กกล่าวในแถลงการณ์ “ผู้หญิงทําให้มันซับซ้อนจริงๆ”
ด้วงดําน้ําเป็นนักล่าขนาดเล็ก แต่อันตรายถึงตายอย่างน้อยถ้าคุณเป็นลูกอ๊อดหรือปลาทารก มากกว่า 4,000 สายพันธุ์อาศัยอยู่ในจุดน้ําจืดทั่วโลก แม้แต่ในทะเลทรายแอริโซนาที่ซึ่งนักวิจัยการศึกษา Dawn Higginson ทํางานเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ศูนย์วิทยาศาสตร์แมลงของมหาวิทยาลัยแอริโซนาด้วงก็เจริญเติบโตได้ในถังเก็บน้ําวัว [10 อาวุธลับของแมลง]
เช่นเดียวกับแมลงหลายชนิดด้วงดําน้ําตัวเมียมีระบบสืบพันธุ์ที่ซับซ้อนและพวกมันสามารถเก็บสเปิร์มจากตัวผู้หนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นไปจนถึงการปฏิสนธิด้วยตนเองในเดือนหรือหลายปีต่อมา ฮิกกินสันและเพื่อนร่วมงานของเธอรู้ว่าด้วงดําน้ํามีระบบสืบพันธุ์ที่ซับซ้อน พวกเขายังรู้จากการศึกษาก่อนหน้านี้ว่าเซลล์สเปิร์มด้วงดําน้ําสามารถจับคู่ในระบบสืบพันธุ์เพศหญิงเกาะติดกันได้ แต่การตรวจสอบถุงเก็บสเปิร์มของด้วงตัวเมียฮิกกินสันกลับกลายเป็นสิ่งที่แปลกประหลาด: เซลล์สเปิร์มทั้งหมดจับตัวเป็นก้อนรวมกันเป็นคอนจูเกตเดียว”ฉันเห็นหางตีและขยับคอนจูเกตทั้งหมดไปรอบ ๆ ” ฮิกกินสันกล่าวในแถลงการณ์ “เท่าที่สเปิร์มไปมันชัดเจนว่าไม่เหมือนสิ่งที่เราเคยเห็นมาก่อน”
เหล่านี้เป็นสเปิร์มคู่ของด้วงดําน้ํา Thermonectus marmoratus ภาพกล้องจุลทรรศน์ดาร์กฟิลด์แสดงทั้งหัวและหางของสเปิร์มที่จับคู่ซึ่งมีความยาว 0.25 มม.! (เครดิตภาพ: รุ่งอรุณฮิกกินสัน, มหาวิทยาลัยแอริโซนา)ในบางสปีชีส์สเปิร์มวางหัวของพวกเขาไว้ในกระเป๋าเล็ก ๆ ด้านหลังหัวของสเปิร์มตัวอื่น ๆ เหมือนกับที่คุณอาจซ้อนแก้วดื่มในตู้ครัว การฝึกสเปิร์มที่เกิดขึ้นสามารถยืดสเปิร์มได้หลายร้อยหรือหลายพันตัว
ตามให้ทันเพื่อค้นหาสิ่งที่ขับเคลื่อนพฤติกรรมของเซลล์แปลก ๆ นี้ฮิกกินสันและเพื่อนร่วมงานของเธอได้ตรวจสอบระบบสืบพันธุ์เพศหญิงและเพศชายของด้วงดําน้ํา 42 สายพันธุ์ พวกเขาดูปัจจัยต่าง ๆ รวมถึงความยาวของสเปิร์มความยาวของหัวสเปิร์มความยาวของหางสเปิร์มจํานวนสเปิร์มที่เชื่อมต่อกันและรูปร่างของหัวสเปิร์ม ในเพศหญิงพวกเขาตรวจสอบความยาวของท่อสืบพันธุ์เช่นเดียวกับขนาดของพื้นที่จัดเก็บสเปิร์ม จากนั้นพวกเขาใช้วิธีการทางสถิติเพื่อหยอกล้อความสัมพันธ์ระหว่างระบบสืบพันธุ์ชายและหญิง
ผลการวิจัยพบว่าแมลงปีกแข็งดําน้ําของบรรพบุรุษมีระบบสืบพันธุ์ที่เรียบง่าย แต่ด้วยเหตุผลที่ไม่ทราบ
สาเหตุทางเดินของผู้หญิงก็พัฒนาให้มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ในทางกลับกันสเปิร์มต้องเปลี่ยนไปเพื่อเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมใหม่นี้
”เราสามารถสร้างสิ่งที่บรรพบุรุษของด้วงดําน้ําเหล่านี้มีลักษณะอย่างไร” ฮิกกินสันกล่าว “เราพบว่าพวกมันมีสเปิร์มคอนจูเกตและระบบสืบพันธุ์เพศหญิงที่ค่อนข้างกะทัดรัด สัณฐานวิทยาของผู้หญิงผ่านการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการแล้วสเปิร์มจะชดเชยสิ่งนั้น”
อาจเป็นไปได้ว่าตัวเมียมีวิวัฒนาการในความพยายามที่จะจับสเปิร์มที่ดีที่สุดเท่านั้น หากเป็นเช่นนั้นวัฏจักรจะทํางานคล้ายกับวิวัฒนาการของหางนกยูง: ตัวเมียชอบลักษณะเฉพาะและพัฒนาเพื่อทําซ้ํากับตัวผู้ที่มีลักษณะนั้นเป็นพิเศษ (ตัวอย่างเช่นหางฉูดฉาดหรือสเปิร์มป่า) เพศชายที่มีลักษณะนั้นส่งผ่านยีนของพวกเขามากขึ้นดังนั้นลักษณะจึงถูกขยายออกไปหลายอายุคน
”เราไม่สามารถพูดได้จากการศึกษาครั้งนี้ว่าผู้ชายกําลังตามทัน แต่แนะนําว่าอาจมีการแข่งขันทางอาวุธ” ฮิกกินสันกล่าว
วิวัฒนาการของผู้หญิงอาจเป็นผลมาจากสิ่งที่ไม่เกี่ยวข้องกับเพศชายฮิกกินสันกล่าว ตัวอย่างเช่นบางทีระบบสืบพันธุ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้อาจดีกว่าสําหรับการจัดการไข่ที่ปฏิสนธิ
”ประเด็นคือผู้หญิงกําลังขับเคลื่อนวิวัฒนาการทางเพศ” ฮิกกินสันกล่าว “เซลล์สเปิร์มก็ต้องตามให้ทัน”
คุณสามารถติดตามนักเขียนอาวุโสของ LiveScience สเตฟานี ปาปัส ได้ทางทวิตเตอร์@sipappas ติดตาม LiveScience สําหรับข่าวสารล่าสุดทางวิทยาศาสตร์และการค้นพบบน Twitter @livescience และบน Facebookไฮโลออนไลน์
