長期精子:鯊魚在與雄性接觸4年後產仔

棕帶斑竹鯊的延遲分娩幾乎使之前的精子儲存記錄翻了一番

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一隻新生的棕帶斑竹鯊 (Chiloscyllium punctatum) 在舊金山斯坦哈特水族館的瀉湖水箱中孵化——幾乎是在其母親最後一次與雄性接觸四年後!這一發現幾乎是之前鯊魚精子儲存記錄843天的兩倍,該記錄由鏈紋貓鯊 (Scyliorhinus rotifer) 保持。這一驚人的新發現為已經很複雜的鯊魚生殖生物學領域增添了新的難題。

作為一個群體,鯊魚擁有不尋常且多樣的繁殖策略。與許多透過將卵子和精子釋放到水中進行繁殖的硬骨魚物種不同,鯊魚及其軟骨近親採用像哺乳動物一樣的體內受精。雖然像棕帶斑竹鯊這樣的鯊魚是卵生的(產卵),但許多物種是胎生的,會直接產下幼崽。還有一些則採用被稱為卵胎生的策略組合,在這種策略中,卵子在母體內孵化。沙虎鯊以子宮內同類相食而聞名,其中一個胚胎會吃掉所有其他胚胎,每個子宮只產下一隻幼崽。

加州科學院的助理館長和魚類學福萊特主席路易斯·羅查(Luiz Rocha)表示,與昆蟲、鳥類甚至一些哺乳動物一樣,已知有少數幾種鯊魚具有長期精子儲存的能力,它們在交配後將精子儲存在體內的特殊腺體中很長時間。“優點有很多;例如,雌性可以儲存精子,直到它們有可行的卵子準備受精,從而消除了雌性排卵時交配的需要。雌性還可以儲存精子,以備在找不到雄性時使用,這就是這裡發生的情況。”


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羅查說,一些昆蟲物種可以儲存來自不同雄性的精子,並選擇它們想要用於繁殖的精子。鯊魚不能從不同的伴侶中選擇精子,但在幾個鯊魚物種的幼崽中觀察到多重父系。這意味著,如果一隻雌性與四隻雄性交配,那麼由每隻雄性所生的幼崽有可能在同一窩中出生。

已知有些鯊魚物種也會表現出孤雌生殖,在這種情況下,母親在不涉及雄性的情況下生下她自己的基因複製品。當亨利·多利動物園在奧馬哈的錘頭鯊 (Sphyma tiburo) 產下幼崽時,首次發現了這一壯舉,儘管水箱裡沒有雄性。事實上,加州科學院的研究團隊最初懷疑孤雌生殖是導致斯坦哈特水族館棕帶斑竹鯊孵化的原因,直到他們在新生兒的 DNA 中發現了第二隻鯊魚的基因貢獻。由於幼崽是母親和另一隻鯊魚的基因組合,因此不可能發生孤雌生殖,並且一定在某個時候有雄性參與。“這項研究開啟了未來關於鯊魚物種何時以及如何使用替代技術(如精子儲存和孤雌生殖)在沒有雄性的情況下產生後代的問題,”德克薩斯大學奧斯汀海洋科學研究所的博士候選人、第一作者摩西斯·伯納爾(Moises Bernal)說。“瞭解這些機制是如何觸發的對於保護日益減少的鯊魚種群至關重要。”迄今為止,孤雌生殖僅在圈養鯊魚中觀察到,但似乎是由缺乏雄性觸發的。如果在野外觀察到,它可以為鯊魚種群嚴重下降提供進一步的證據。

瞭解鯊魚的繁殖策略對於為這些動物制定有效的漁業管理政策非常重要。與許多在幾年後達到生殖成熟並每年可產下成千上萬個卵的商業捕撈硬骨魚物種不同,鯊魚只有在相對較晚的生命階段才繁殖,而且一次只有很少的後代。這些特徵意味著它們的種群無法像硬骨魚的同等規模種群那樣迅速從過度捕撈的壓力中恢復過來,因此漁業配額必須低於硬骨魚的同等規模種群。

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