競爭能夠讓螞蟻的精子游得更快更好

　　最近發表在開放獲取期刊《BMC演化生物學》（BMC Evolutionary Biology）上的一項研究發現，螞蟻的精子在識別出競爭對手的精子后，會變得更活躍，游得更快、更直。螞蟻是一種一生只有一天機會交配的社會性昆蟲，通過對它們的研究，科學家們得以探究在存在其他雄性精子競爭的情況下，有哪些因素改變了精子的行為。

　　丹麥哥本哈根大學的研究者們發現，與只和生理鹽水混合的精液中的精子相比，多個雄性精液混合后的精子中，活躍精子的數量要多50%，游泳速度也會提高超過20%，游出的軌跡也更直。

　　本文的第一作者Joanito Liberti博士說：“螞蟻的獨特之處在于，它們的性行為一生只有一次，發生在它們剛成年的那次交配活動中。當蟻后與多個雄性螞蟻交配時，雄性的精子只有這唯一一個時間窗口可以與其他雄性的精子競爭、儲存到蟻后的繁殖器官中。我們發現，精子的機動性似乎受到雄性和蟻后雙方分泌物的調控，調控機理十分精密。這一發現表明，精子能夠衡量競爭的激烈程度，并因此調整自己的機動性和與之匹配的能量消耗。”

　　在一系列后續實驗中，作者們發現，混合精液中精子機動性的提高，是由其他雄性的精液引起的；如果將精液和蟻后生殖管中的液體混合，也可以觀察到類似的現象。無論是與其他雄性還是蟻后的體液混合，精子機動性提高的程度都遠大于與在自己精液中的程度，活躍精子的比例、精子的游泳速度和軌跡的直線程度也比在自己精液中分別高出40%、15%和8%。

　　本文的通訊作者Jacobus Boomsma教授說：“在我們組之前的研究中，在同樣種類的切葉蟻身上，我們發現與其他雄性的精液接觸會降低精子的存活率。所以在這次的研究開始之前，我們本以為精子的機動性也會像存活率一樣受到競爭者精液的負面影響，但結果卻完全相反。我們觀察到競爭者的精液比其自身的精液更能提高精子的機動性，這表明精子演化出了可以識別自己與異己的機制，并以此調控自己的活動性。”

　　作者們分析，螞蟻的精子在自己的精液中機動性、游泳速度和軌跡直線程度都沒有很明顯的提高，這說明要提高精子的機動性對雄性螞蟻而言代價不小，比如它可能要讓精子處在氧化壓力之下。這可能會影響精子儲存到雌性生殖管之后的長期生存能力。鑒于蟻后儲存精子再讓卵子受精的過程可能會持續很多年，所以精子的長期生存能力對于雄性和雌性而言其實都很重要。提升精子機動性是否真的以承受更高的氧化壓力為代價，未來還有待更深入的研究。

　　作者們于2002-2014年間在巴拿馬的甘博亞收集了雄性切葉蟻（Acromyrex echinatior）并提取了它們的精子，之后他們將這些精子分別放入生理鹽水、螞蟻各自的精液、競爭者的精液以及各自精液和競爭者精液的混合物中。他們用顯微觀察技術測量了精子的活動程度、速度和方向。后續進一步的實驗中，作者們還將雌性生殖管道中的液體與雄性的精液、生理鹽水進行各種組合，然后加入精子進行研究。

　　作者提醒，他們的目標并不是復制精子被射出后所處的真實生理環境，而是研究在這種社會性昆蟲中有哪些性別相關因素會影響精子的競爭力與精子的儲存——畢竟這些昆蟲的雌性可以存活幾十年，可交配卻在剛成年時一次性完成，隨后雌性離巢去建立自己的新領地，這背后的種種機理和故事令人著迷。