张士昶/李代芹团队发现雄蛛反抗雌蛛性相残新机制

近日，湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室的张士昶副教授联合新加坡国立大学生物系李代芹教授在生物类著名综合期刊Current Biology（IF=10.8）上发表了题为«A novel catapult mechanism for male spiders to avoid sexual cannibalism（雄蛛反抗同类性相残的一种新的弹射机制）»的文章。该文章揭示了一种新的雄蛛反抗雌蛛性相残的策略，他们发现隆喜妩蛛的雄蛛在交配中会采取一种类似战斗机飞行员遇险弹射逃生的策略，以高速弹射方式逃离雌蛛。湖北大学生命科学学院张士昶副教授为该文章的第一作者和通讯作者(lead contact)，新加坡国立大学生物系李代芹教授为文章的并列通讯作者，湖北大学物电学院刘泱杰副教授、湖北大学生科院十年树人学生马玉冰、南京航空航天大学机电学院王浩副教授、湖北大学生科院讲师赵耀、湖北大学生命科学学院客座教授、斯洛文尼亚国家生物研究所Matjaž Kuntner研究员等人也参与了该项研究。该文章在上线前一周受到了来自新华社、中国科学网、Cell press、Science News、Smithsonian Magazine、National Geographic、Scientific American、CNN、NBC News、Live Science、New Scientist、Daily Mail、Courthouse News、Gizmodo blog、Dalla Lana Global、法国French daily Le Monde和Agence France-Presse、德国ETHOlogisch网站和埃及For Science magazine等多家媒体的关注，纷纷发来邮件采访并报道这个有趣的发现。

对很多动物来说，交配是一件非常凶险的事情，因为在求偶和交配过程中，极有可能发生一方把另一方杀死甚至是吃掉的情况，这种现象被称为性相残（sexual cannibalism）。性相残现象在蜘蛛中，尤其是结网蜘蛛中普遍存在。为了获得最大的生殖利益，雄蛛和雌蛛都会尽量跟多的异性交配，或者跟同一只异性蜘蛛进行多次交配，尽量垄断其交配权。在蜘蛛中，性相残的受害者往往是雄蛛，在雌蛛强大的性相残的选择压力下，雄蛛演化出多种多样的反抗策略。了解动物反抗性相残的策略对了解动物表型特征及行为的产生及进化，以及物种多样性形成的机制具有重要意义。

在长期的演过程中，很多动物演化出能使用超快速度或者超强机械力的能力，例如螳螂虾的“拳击”、叶蝉和跳蚤的弹跳等。这些“超能力”背后的选择压力往往来自于捕食者，而从来没有报道过这种选择压力可以来源于“配偶”。张士昶副教授等人利用高清高速微距摄影技术和一系列的动物行为学实验发现隆喜妩蛛的雄蛛在交配中能在极短的时间内（约4.3毫秒）内以高速（88.2 cm/s）弹射逃离雌蛛(图1A)。

图1. （A）隆喜妩蛛雄蛛弹射逃离雌蛛的高清高速影片；（B-G）弹射物理参数的计算；（H）雄蛛弹射的发力部位在第一对步足的胫节和跖节之间关节处；（I）隆喜妩蛛交配示意图（圆圈处为雄蛛弹射的发力部位）

据悉，张士昶副教授长期从事蜘蛛的行为生态学研究，曾于2018年与中科院西双版纳植物园研究员合作在国际权威期刊Science上发表关于“大蚁蛛会长期哺乳”文章，首次揭示了无脊椎动物的哺乳行为。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982222004857?dgcid=author

左起：“十年树人”计划博士生马玉冰、刘泱杰副教授、张士昶副教授、赵耀老师