2022年04月29日 10:00
【科學快訊】
約會是一道送命題，但有些生物找到了保命的方法。
撰文 | 栗子
審校 | clefable
對許多動物來說，每次交配都有可能是一場死亡挑戰。
這是因為，常有雌性在愛情活動結束之後吃掉自己的伴侶，絲毫不介意那是孩子的父親。在生物學上，這種操作叫「性食同類」（sexual cannibalism）。比如，紅斑寇蛛（Latrodectus mactans）雌性有時會在交配後殺死雄性，並從屍體裏攝取豐富的蛋白質，因此有了「黑寡婦」這個令人膽寒的名號。
不光是紅斑寇蛛，同在寇蛛屬（Latrodectus）的一些其他物種，也都被稱作「寡婦蜘蛛」。有些雄性是因為來不及逃跑，才變成了女伴的一頓午餐，還有的雄性是甘願付出自己的生命。比如，一只雄性紅背蜘蛛（Latrodectus hasselti）在與雌性交配完成後，能用流暢的空翻技藝，把自己送進新娘的嘴裏。
而現在，湖北大學張士昶副教授領銜的研究團隊發現，有一種蜘蛛當中的雄性，不僅不情願把自己獻祭給「恐怖新娘」，還擁有高效的彈射技能，幫助自己從約會之中全身而退。這樣，它便可以安全地享受自己的第一次，以及接下來的許多次。
科學家們把這項研究成果發表在《當代生物學》（Current Biology）上。
發射精子，再發射自己
研究團隊觀察的蜘蛛名叫隆喜嫵蛛（Philoponella prominens），來自嫵蛛科（Uloboridae），在中國、日本、韓國等地都有分布。這種蜘蛛身材嬌小，雄性體長通常在3毫米左右，大約是雌性的一半。
它們不像那些單獨結網的蜘蛛，生活在自己的世界，除了繁殖和打鬥之外很少見到其他同類。隆喜嫵蛛是「群居」動物，它們織的小網會連接成一張大網，而大網能容納超過200只蜘蛛共同生活，雄性與雌性的數量比大致是1.5：1。科學家覺得，這樣蜘蛛應該有更多的機會遇到異性。
於是，隆喜嫵蛛成為了團隊探索兩性沖突（sexual conflict）的理想觀察對象。科學家們一共調查了477張大網，然後發現雌蜘蛛很少離開它自己那張小網，而雄性一旦成熟便會開始四處尋找伴侶。
到了2019年10月，研究者第一次注意到，有雄性隆喜嫵蛛在交配之後迅速彈開，遠離雌性的身邊。另外，科學家也看到了一些雄性被女友吃掉的慘劇。他們想要確認，高速彈射是不是雄蜘蛛保命的必要操作。
所以，科學家把一些雄性和雌性隆喜嫵蛛請進實驗室，把雄蜘蛛放到雌蜘蛛的網上，就這樣讓155對蜘蛛交配成功——雄蜘蛛把自己的觸肢（pedipalp）插入雌性生殖器的開口處，把當中盛放的精子傳送給女友。
在那之後，有152只雄蜘蛛將自己發射了出去，而餘下3只發射失敗的雄蜘蛛，全部被女友殺死並消化了。
那些高速彈射動作仿佛是在瞬間完成，普通攝影機甚至無法捕捉到雄蜘蛛逃離的清晰過程。在實驗當中，科學家還用高速攝影機拍下了它們精湛的生存技巧。
經過計算，團隊得出雄蜘蛛的彈射速度可達每秒88.2厘米。或許你還記得，它們的體長只有3毫米左右，假如換算成一位身高1.8米的人類，相當於在1秒之內彈出500多米遠。而雄蜘蛛彈射時的加速度也十分可觀，團隊根據高速攝影機記錄的100多段蟲片，估算出每只雄性的最大加速度在74.2~528.7米/平方秒。
科學家說，雖然知道一些動物擁有類似「彈射器」的裝置，能夠緩慢累積彈性勢能，然後瞬間釋放，從而實現超快的動作，不過那些機制要麼是用來捕食，要麼是用來躲避捕食者。而用來防禦配偶攻擊的彈射行為，他們還是第一次見到。
面對這樣一個珍貴的研究對象，科學家也想要知道，高速彈射的秘訣在哪裏。
彈射器在何處？
蜘蛛有8條腿。在閱覽蟲片的時候，研究團隊發現，交配時雄性會把第一雙腿彎曲地撐在雌性身上。而在彈開的瞬間，這雙腿便迅速伸直了。他們懷疑，雄蜘蛛的彈射器就在這兩條腿上。
為了弄清隆喜嫵蛛的腿上有沒有特殊結構幫助彈射，研究者在立體顯微鏡和掃描電子顯微鏡下觀察了雄蜘蛛的腿，重點是看各個關節。結果發現，所有關節都有囊狀結構，可以收縮和伸展。
而在每條腿上，脛節與蹠節之間的那個關節中，囊狀結構的表面積又明顯大於其他關節裏的囊狀結構。這也讓科學家推測，第一雙腿上、脛節與蹠節間的關節，就是雄蜘蛛能夠彈射出去的關鍵。
當科學家從雄蜘蛛的其餘六條腿中切除一條或兩條，它們依然可以成功與雌性交配並逃脫。這說明，那六條腿確實不是成功彈射的要素，嫌疑更加集中在了第一雙腿上。
而當第一雙腿被切除一條，或兩條都被切除後，雄蜘蛛只會向雌性求愛，卻無法騎上雌性的身體。當第一雙腿的脛節與蹠節間的關節被刺穿，雄性同樣無法騎上雌蜘蛛完成交配。
經過一番實驗，科學家確信，這些雄蜘蛛的彈射器就長在第一雙腿上。並且，是脛蹠關節的液壓結構幫助它們儲存能量，並在極短的時間內完成釋放。
而這個高效的彈射器，也為雄蜘蛛贏得了多次交配的機會。
跑了，還回來嗎？
研究團隊還發現，在求偶和交配的過程中，雄性隆喜嫵蛛會用自己的前紡器（anterior spinnerets）來吐絲，由此搭建起一條「安全線」（safety line），或者說是一條安全索道。
在第一次逃生後，它們還會沿著那條索道爬回雌性身邊，再一次交配，再一次逃生。如此循環往複，最多重複了6次。而當科學家剪斷那條安全索道，雄性依然可以在交配後彈射，但隨後會跌落地面，戀情也就斷了線。
研究者相信，那條「安全索道」的存在，是為了保障雄蜘蛛有朝一日還能回到心愛的女生身旁。在它眼中，仿佛從來就沒有什麼「恐怖新娘」。
而對雌性來說，無法彈射的雄蜘蛛會被自己吃掉；而只要約會過的雄蜘蛛沒有被吃掉，就依然有機會再次和它相遇，生出新的後代。
如此一來，具備彈射技能的雄性，就有更多機會把相應的優良基因傳遞下去。那麼在後輩之中，越來越多的雄性隆喜嫵蛛也將獲得彈射技能。這便是性選擇的力量。
單身不好嗎？
原論文：
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