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史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

 更新时间:2012-08-01 09:16

史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

  一只介形亚纲动物的特写,它可以产生比自身大得多的精子。

古生物学家近日在对罗马尼亚喀尔巴阡山脉南部发现的动物化石进行研究的过程中,发现了罕见的史前巨型精子。这是一种名为“Cypria ophtalmica”的淡水介形亚纲动物的精子,这种动物生活于大约一万年到一万四千年前。长约一毫米的介形亚纲动物可以产生长达1厘米的精子,相当于自身身体的十倍长。

  据古生物学家布莱恩-斯维克特介绍,介形亚纲动物长有分节的身体,身体被坚硬粗糙的外壳包围,它们在全世界各地的咸水和淡水环境中占据地盘。在此次研究的案例中,这种叫做“Cypria ophtalmica”的淡水介形亚纲动物的后代居然还存活在我们身边。

  “Cypria ophtalmica”的化石并不是非常古老,事实上,它们正好处于史前历史的分界点时代,也就是史前历史的终点。在罗马尼亚喀尔巴阡山脉南部发现的这些无脊椎动物化石大约处于一万至一万四千年前。但是,它们之所以那么的引人注目是因为罗马尼亚巴比斯-波利埃大学古生物学家桑德拉-爱普鲁和他的同事们在雄性和雌性介形亚纲动物体内都发现了史前精子,这是到目前为止最丰富的精子化石

史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

  在激光扫描共聚焦显微镜下,研究者发现,介形亚纲动物的精子不仅在化石标本中存在,也存在于当今存活的介形亚纲动物中。

  这并非是古生物学家第一次发现古精子的证据。之前的研究已经在英国大约5000年前的介形亚纲动物化石之中发现了精子。此外,古生物学家还在巴西发现了一种一亿年前的介形亚纲动物,其体内也发现了它们的踪迹。古生物学家从来没想到,像史前动物精子这样容易死亡的东西竟然可以存在上千万年,但是,化石标本却再一次证明了这一事实。爱普鲁对新搜集的精子化石进行分析后将它们归类到“令人惊讶的化石”一类。史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

 

该动物雌性的化石,左侧箭头指向的是其食道,右侧箭头指向的是其交配之后储存精子的器官

 

  是什么让这些精子化石如此容易地被发现呢?仅次于一些种类的蛾子,介形亚纲动物精子相对于它们身体本身的大小排名第二。长一毫米的介形亚纲动物可以产生长达1厘米的精子,差不多有自身身体的十倍长。不幸的是,爱普鲁和他的同事并没有测量这个生物的准确长度,不过他们还是注意到,这个史前物种与现在依然活着的介形亚纲动物习性有着高度一致。史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

 

这种动物的雌性具有大型精液存储器以容纳交配后体内的超长精子,供卵子受精时用

 

  5%到10%的介形亚纲动物样本含有精子。但是并不意味着这一部分每一个单个的介形亚纲动物都以同样的方式保存了这种生殖细胞,爱普鲁和他的同事们认为有着简单结构的个体是雄性,而有着相对复杂结构的个体是受精的雌性。这也是第一次发现史前动物的两种性别个体体内都存在精子。

史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

 

人类胚胎和精子

 

  一项最新研究表明,介形亚纲动物在某些环境中可以完好地保存其精妙的功能结构,就像一些非常古老的跳虫可以用琥珀的形式保存很久一样。我们往前追溯的时间越古老,会发现这些巨大的精子越难用一般的形式被保存下来,不过琥珀的存在倒是为它们提供了一种很好的保存方式。或许,随着古生物学家对琥珀样本进行更加深入的研究,他们可能会发现更加古老的精子存在。所以当你发现恐龙精液的时候也别大惊小怪。恐龙精液被以琥珀形式保存6600万年的可能性也并不是没有

史前动物化石发现巨型精子:为体长十倍(图)

 

巨大精子

 

德国科学家最近对一只一亿年前的雌性甲壳纲微生物的化石研究发现,其体内竟残存有“巨大精子”,甚至比它的身体都要长。科学家认为这证明了精子大小在生殖竞争中起着关键的作用。科学家将这项研究成果发表在最新一期的《科学》杂志上。

  虽然这种甲壳纲动物的精子不能保存至今,但是化石却把这只远古微生物的身体状况完好地保存至今。科学家利用3D扫描技术扫描这只雌性甲壳纲动物的化石时,意外发现它刚完成交配,体内含有“巨大精子”。不过这些“巨大精子”已经腐败并不完整。科学家表示此前发现的直接证据表明最古老的一种精子是距今4000万年前的跃尾虫精子。

  这种甲壳纲动物学名为Harbiniami cropapillosa,也是在地球上仍广泛存在的介形类甲壳纲动物的一种。现存的介形类甲壳纲动物因种类不同,体形大小也不同,小的如罂粟子,大的却像肉团。但是却有相对于身体而言巨大的精子,精子细胞的长度竟达到该动物体长的10倍,即精子的长度为0.2英尺(6毫米)长。因为精子的个头巨大,所以雄性介形类甲壳纲动物有巨大的交配器官来容纳巨大精子。

  从事这项研究的德国慕尼黑大学的科学家认为发现远古微生物中也有“巨大精子”意义重大,因为尽管现存的介形类甲壳纲动物也有“巨大精子”,但是科学家并不清楚这究竟是基因突变还是生物进化的需要。科学家通过名为“全息断层成像术”的全新成像技术来研究一种已经绝种的甲壳纲古生物的化石,对雌性甲壳纲体内的精子残存物进行分析,并将它们与那些仍然存活在世的介形动物进行了比较。有关巨型精子在有性生殖中的研究主要是在果蝇中进行的,但这一新的发现证明了这种特征在远古时代已经存在。慕尼黑大学的雷内特-玛兹克-卡拉孜说,“巨大精子现象至少在一些物种中很长时间内存在,尽管它会给雌性和雄性动物都会带来巨大的代价。”她说,巨大精子在物种中存在的历史如此之长表明,雄性动物之间的生殖竞争非常激烈。雌性动物在卵子受精之前会和多个雄性动物交配以接受精子,只有最优秀的精子会和卵子完成结合。但是科研人员表示并不清楚是什么因素导致精子最后胜出,但巨大精子很可能占有优势。

  纽约康奈尔大学的詹姆斯-莫林是介形亚纲动物专家,他对发现远古时代动物就有巨大精子并不感到惊讶。他说“如果在生殖竞争中大精子起作用的话,那动物就没有必要弃之不用。”詹姆斯-莫林指出一只4.25亿年前的介形亚纲动物化石中保存有世界上曾发现的最古老阴茎。


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