繁殖後代是人類社會的一件大事,也是動物們生存競爭的重要目標。
為實現基因延續,雄性動物們展開了激烈的生殖競爭,進化出了形態各異、大小不同的陰莖,有些物種還形成了特殊的解剖結構:陰莖刺和陰莖骨。
科學家發現,雄性動物的陰莖是自然界中形態最豐富、進化最頻繁的器官之一。
即便是人類,陰莖在進化中也表現出了異變性,但主要體現為『進化缺失』:不僅丟失了陰莖刺,還丟失了陰莖骨。
雄性動物的陰莖有多奇怪?貓的生殖器都帶刺
說到陰莖刺,最為著名的案例就是貓科動物,比如:家貓的陰莖呈錐形,其根部覆蓋有大量的倒刺,每根倒刺由角蛋白構成,和舌頭上呈白色絲絨狀的倒刺《絲狀乳頭》材質相同。
陰莖刺的存在看起來極度『不合情理』,因為它隻會讓交配過程變得更加艱難、痛苦,還可能會對母貓造成傷害,不利於交配的完成。
對於『違背常理』的陰莖刺,科學家提出了一種合理的解釋:
母貓的排卵過程屬於誘導性排卵,刺激作用是排卵的前提。
而在交配過程中,公貓陰莖上的倒刺加強了對母貓生殖道的刺激,引起母貓產生神經內分泌反射,促進促黃體生成激素《LH》和促卵泡成熟激素《FSH》的釋放。
當激素達到一定水平時,母貓才能排出卵子,實現精卵結合。
事實上,科學家們在上個世紀就已經發現陰莖刺的秘密,並對其產生機制進行了研究。
家貓的陰莖刺並非生來就有,隻有在睪丸激素的作用下,3~6月齡的幼貓才能發育出陰莖刺。
陰莖刺的大小也和雄激素的水平相關,雄性激素分泌越多,陰莖刺就越大,反之越小。
陰莖刺的微觀結構
除了貓以外,很多哺乳動物也都具有陰莖刺,包括老鼠、狼、斑鬣狗、針鼴、蝙蝠等等。
范圍縮小到靈長類動物中,很多物種也都有陰莖刺,例如:獼猴、狐猴,乃至人類的『表兄弟』黑猩猩。
黑猩猩
然而,人類卻是靈長類中特殊的存在。
在進化上,人類位於靈長類的頂端,智商高度發達,學會了勞動、思考、語言溝通以及創造工具。
在生理結構上,人類也和普通的靈長類大有不同:人類男性都沒有陰莖刺。
有人可能會不理解:既然陰莖刺能提高生殖效率,那為什麼人類卻沒有這一重要的結構呢?科學研究發現,人類的祖先也有陰莖刺,隻不過是在後來的進化中丟失了!
人類的祖先也有陰莖刺,為何後來消失了?
2011年3月9日,『自然』期刊上發表了一篇文章,揭示了人類陰莖刺消失的分子機制。
加州斯坦福大學的研究者在對基因測序中發現,大約600萬年前,人類和黑猩猩的共同祖先都具有陰莖刺的結構;但在距今70萬年前,人類的基因開始發生變化:控制陰莖刺的遺傳基因消失了。
人類《H》與黑猩猩《C》的染色體圖譜對比
科學家比較了現代人、尼安德特人、黑猩猩的基因組,發現現代人類至少缺失了510處DNA片段,這給人類的身體帶來了各種變化,比如:腦容量增加、面部的感知性毛發退化、陰莖刺消失等等。
現代人類、尼安德特人和黑猩猩的進化關系
為探明已缺失基因的功能,科學家選擇了兩個片段,其中一個片段位於雄性受體基因《AR》的附近。
研究者將其導入小鼠的胚胎中,該基因表達後,小鼠胚胎中出現了陰莖刺。
科學家推測,人類在進化之路上抹除了控制陰莖刺的基因,很可能是受到了一夫一妻制的影響。
從功能來看,有些陰莖刺能起到清除競爭對手的精子、提高自身繁殖率的作用;有些則是為了刺激雌性產卵,提高受精的成功率;還有的是為了加強對雌性的控制,避免交配對象逃脫。
研究表明,陰莖刺的出現是生殖競爭的結果,它提高了雄性的生殖優勢。
而人類的情況明顯不同,男性和女性對配偶的忠誠度更高,人類男性不再陷入激烈的繁殖競爭。
2011年的一篇論文顯示:大約在350萬年前,原始人類開始轉向一夫一妻制《不是100%》,人類女性失去固定的發情期,交配的時間、次數沒有限制,男性的需求得到了極大滿足。
陰莖刺的功能不斷被弱化,久而久之就走上了『進化丟失』之路。
值得一提的是,人類男性的陰莖骨也經歷了同樣的變化。
哺乳動物的九個目中都存在陰莖骨,大小形態各不相同,海象的陰莖骨可達60cm,小型的嚙齒類隻有數毫米。
系統發育研究顯示,哺乳動物的陰莖骨在進化中至少丟失了10次,獲得了9次。
靈長類陰莖骨的存在情況《綠色表示存在陰莖骨,紅色表示不存在》
其中,靈長類動物的陰莖骨並不統一存在,並且尺寸普遍短小,例如:短尾獼猴的陰莖骨長約5cm,黑猩猩約為1.9cm,長尾猴約為1cm,大猩猩的陰莖骨更短,隻有6mm左右。
當然,最特殊的還是人類男性:根本就不存在陰莖骨。
科學家認為,在190萬年前的直立人時期,人類可能就已經失去了陰莖骨,原因還是和一夫一妻制有關:當其成為主要的生殖策略時,人類男性就不再需要冗餘結構來維持親密關系了。
動物的陰莖為何千奇百怪?科學家揭示三個進化原因
2018年11月,Nature子刊『自然評論泌尿外科』上的一篇文章指出,雄性動物陰莖的進化速度快,異變程度高,近緣物種間也存在很大的分化。
靈長類的進化圖譜
以人類和黑猩猩為例。
二者都屬於人科,DNA序列相似度高達99%以上。
但人類和黑猩猩的陰莖可謂相去甚遠:在完美狀態下,雄性黑猩猩的陰莖平均隻有8cm,而人類的平均長度則為13cm;黑猩猩具有獨立起源的陰莖骨,長度為1~2cm,而人類卻沒有。
對於這種差異,另一項科學研究給出了答案:雄性動物的陰莖之所以千奇百怪,和三個原因有關,分別是自然選擇、雌性配偶的選擇以及雄性之間的生殖競爭。
三種因素對陰莖進化的影響
在自然選擇上,動物們進化出了配對機制,該原理也被稱為『鎖鑰機制』。
顧名思義,在同一物種中,雄性的陰莖和雌性的生殖道相匹配,在機械結構上可實現完美耦合,能有效防止雜交現象的出現。
但有一類例外,比如:鴨類的生殖器就特別矛盾。
公鴨的陰莖呈螺旋狀,又細又長,而母鴨生殖道則呈反螺旋形態。
說到這裡,可能很多人都摸不著頭腦:生殖器的結構如此矛盾,那鴨類該怎麼繁殖?事實上,這就牽涉到第二個原因了:雌性配偶的性選擇。
試管的螺旋和反螺旋結構
公鴨的陰莖一般長18~23cm,約占體長的一半,阿根廷湖鴨的陰莖還曾創下過42.5cm的記錄。
科學家發現,公鴨陰莖尺寸的變化還與季節有關,夏季最長,春秋季變短,變化幅度可差10多倍,顯示出了高度的靈活性。
公鴨陰莖尺寸的季節性變化規律
雖然公鴨的陰莖既發達又靈活,但它交配的過程卻並不溫柔,強迫交配的現象發生在17個屬的55個物種中,嚴重時可致母鴨死亡。
當公鴨鎖定了目標,陰莖能在0.36秒內迅速膨大,在幾秒內完成交配!
為對抗公鴨的強迫,母鴨進化出了反螺旋結構的生殖道,復雜的幾何結構使母鴨獲得了性選擇權,大多數的強迫交配並不會成功受精。
相反,當母鴨『相中』某隻公鴨時,就會放鬆泄殖腔的肌肉,使螺旋狀的陰莖更容易進入,大大提高了受精的成功率。
最後,雄性之間的競爭也會對陰莖的進化造成影響。
在一夫多妻制的動物群體中,雄性之間繁殖競爭激烈,很多哺乳動物演化出了陰莖骨,交配時間更加持久,從而減少了雌性動物和其他雄性的交配機會。
某些動物的陰莖前段還分化出了軟骨結構,同樣也是生殖競爭的結果。
總結
雄性動物的陰莖千差萬別,但實質上都是適應性進化的結果。
人類的陰莖有別於其他靈長類,生殖策略的轉變或是陰莖刺、陰莖骨消失的關鍵原因。
雖然人類在進化上有所缺失,但這又何嘗不是最合適的結果呢?