新型转换阀可接收更多精液 性角色逆转洞穴昆虫

性别角色的女性逆转洞穴昆虫物种Neotrogla已经进化出一个转换阀，以便在交配期间接收更多精液，当雌性中的阴茎状结构锚定在雄性“阴道”中。巴西洞穴昆虫Neotrogla具有特殊的进化和形态学意义，因为它们具有相反的生殖器结构，这一发现于2014年首次由国际科学家组成，包括北海道大学副教授Kazunori Yoshizawa和庆应义塾大学副教授Yoshitaka Kamimura。该组织因其2017年的发现获得了诺贝尔生物学奖。

在交配期间，雄性通过阴茎顶端的精囊导管开口将液体精液注入雌性精子储存器官，称为精囊。精液的存在诱导形成硬囊，将其封闭在雌性内部。雌性不仅可以利用胶囊的内容进行受精，还可以在必要时使用营养成分，因为它们栖息的洞穴中的营养成分很少。人们认为，从精液中获取营养的能力促使雌性在交配中竞争，最终导致雌性阴茎的进化。

许多生物体已经逆转了性别角色，但是Neotrogla是唯一已知发育成女性阴茎的生物，尽管导致其发展的因素仍然未知。在eLife发表的最新研究中，研究人员专注于精子储存器官入口处独特的板状结构，这种结构在任何其他昆虫中都找不到。

研究人员分析了这种板结构，它们称之为“精子板”，位于精子储存器官的顶部，通过光学显微镜，共聚焦激光扫描显微镜以及高分辨率计算机断层扫描显示精液流动。在SPring-8同步辐射装置进行。

分析导致在精液储存器官的入口处发现了一个0.3毫米宽的微小切换阀，可以将精液流转移到左右两侧的通道。该阀门由一个可以切换流量的旋塞阀，一个类似风扇的肌肉和一种叫做resilin的橡胶状蛋白质组成，支持肌肉结构并保护旋塞阀。

Psocids，通常称为书虱，属于与Neotrogla相同的顺序(Psocodea)，一次只接受一个精子包，而Neotrogla由于切换阀可以一次接收两个胶囊。研究人员推测，“由于瓣膜获得更多精液的能力导致女性对精液的激烈竞争，促进了女性阴茎的进化。”

“利用仿生学，模仿生命结构来解决工程挑战，获得动力，这一发现可以应用于纳米技术设备的设计中，”Kazunori Yoshizawa说。