当道恩·希金森得知一些潜水甲虫产生的精子头部像连体双胞胎一样融合在一起时，她觉得很奇怪。但是，当这位来自亚利桑那大学的博士后研究员开始询问为什么会形成这种结合的配子时，事情变得更加奇怪了。潜水甲虫的精子，因其在水下游泳的能力而得名，具有多种形状和形式。虽然少数物种产生标准的蝌蚪状游泳者，但其他物种产生的精子像交通锥一样堆叠在一起，形成长而多尾的细丝。一些物种甚至产生两种不同的精子，它们协同工作，在雌性的受精管中穿梭。
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“我们试图理解为什么会这样做？”希金森说。“制造这些结合物需要大量的能量和专门的机制。”
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在2月7日发表于《美国国家科学院院刊》的一项研究中，希金森和她的同事假设，雌性选择实际上可能在奇怪的精子形态的进化中发挥作用。希金森说，雌性潜水甲虫的生殖道有几种不同的曲折大小和形状。正如雌孔雀的偏好导致雄孔雀长出精美的尾巴一样，希金森认为，雌性潜水甲虫生殖道的复杂曲折就像一个障碍赛道，只有适应性最强的精子才能通过。
因此，她和她的团队分析了42种潜水甲虫的雌性生殖形态和精子形态之间是否存在相关性。
他们发现，在雌性生殖道短而宽的物种中，精子更有可能以结合的形式协同工作。在雌性生殖道长而细的物种中，该物种的精子倾向于单独行动。希金森假设，这种差异可能是因为当单独的精子在细长的生殖道中游动时，它们的鞭毛可能会碰到壁，使它们能够锚定或推离壁，并比一团精子更快地到达未受精的卵子。在较宽的生殖道中，长的精子结合物更容易通过推离较远的壁来推进自身。
先前的研究发现证据表明，雌性生殖道的形状可能会驱动精子中的简单特征，例如尾长或头部形状，但希金森的研究是第一个研究雌性如何影响精子之间合作的研究，在英国牛津大学研究性选择的动物学家汤马索·皮扎里说。
他说：“精子必须联合起来才能到达卵子的事实造成了一个进化难题，”因为雄性的进化利益和他的精子的利益并不总是一致的。雄性与其所有精子的相关性均等，因此，如果它们中的任何一个能够使卵子受精，则其进化适应性将得到增强。但是，他的精子彼此之间仅共享约50％的基因，因此每个精子都会激烈竞争，以成为使卵子受精的那个。“随着另一个雄性使雌性受精的风险增加，雄性和精子的利益可能会变得更加一致，”因为一个雄性的精子比另一个雄性的精子之间的相关性更高，皮扎里说。他希望未来的研究将调查交配系统类型与潜水甲虫物种中的精子结合之间是否存在相关性。
精子竞争以及雄性和雌性利益之间的冲突以及随机机会导致了其他动物中许多古怪的精子适应。查看幻灯片以了解更多信息。