Penisul gândacului de broască țestoasă este la fel de lung ca gândacul în sine. Ceva care sună inițial incitant, poate fi complicat în timpul împerecherii. Acest lucru se datorează faptului că femelele au și un organ sexual hiper-alungit, care este răsucit suplimentar sub forma unei spirale. Modul în care reproducerea gândacului poate avea totuși succes, a fost investigat acum de Dr. Yoko Matsumura, Dr. Alexander Kovalev și profesorul Stanislav Gorb de la Institutul Zoologic al Universității Kiel. În jurnalul Scientific Reports, cercetătorii raportează proprietățile mecanice specifice penisului, care sunt cele mai potrivite pentru propulsia asupra femelei, și ajung la noi concluzii cu privire la selecția sexuală.

investighează

Bărbații și femeile preferă anumiți parteneri sexuali pe baza diferitelor criterii externe. În termeni evolutivi, această selecție are o influență majoră asupra formei și aspectului creaturilor. Acest efect devine deosebit de vizibil în forma organelor sexuale. Cu toate acestea, cercetările anterioare din acest domeniu s-au concentrat mai mult pe apariția organelor și mai puțin pe funcția lor biomecanică. Folosind organele sexuale foarte distincte ale gândacilor de broască țestoasă (Cassida rubiginosa), cercetătorii de la Universitatea din Kiel au putut investiga pentru prima dată mecanica sistemului reproductiv masculin și feminin.

În primul rând, colegul de cercetare postuniversitar Yoko Matsumura s-a uitat la organele genitale ale gândacilor feminini folosind un microscop cu scanare laser. "La fel ca majoritatea insectelor, gândacii femele au o spermatică. Spermatozoizii sunt păstrați acolo o vreme înainte ca ouăle să fie fertilizate", spune cercetătorul din Japonia. Intrarea acestei spermatheca este foarte lungă și răsucită ca o spirală. Cu toate acestea, structura nu este uniformă, ci complexă, explică Matsumura: „ca un cablu telefonic, conducta spermatecală are numeroase viraje, care uneori circulă și în direcții opuse. Am vrut să aflăm de ce gândacii au o astfel de structură”. Echipa din Kiel a căutat răspunsuri la această întrebare în ultimii doi ani.

Cu toate acestea, gândacii nu au fost deranjați în timpul jocurilor lor de dragoste de dragul științei. "Gândacul de broască țestoasă are aproximativ dimensiunea unei unghii. Penisul are o lungime de aproximativ zece milimetri. Diametrul său este de zece micrometri. Acesta este de aproximativ zece ori mai subțire decât părul uman. Lumenul intern este gros de doar câțiva micrometri. Acest lucru face ca o măsurare mecanică reală într-o zonă atât de intimă foarte dificilă ", spune biofizicianul și inginerul Kovalev. În schimb, cercetătorii au găsit o cale matematică. Au fost capabili să verifice diverse relații structură-funcție pe computer folosind un model numeric. Kovalev: "Prima etapă a investigației noastre a fost să vedem cum influențează forma canalului spermatecal actul sexual. Cu cât mai multe rotații au fost în direcția opusă, cu atât a fost necesară mai multă energie pentru penisul să pătrundă". Prin urmare, structura feminină face ca sexul pentru gândacul masculin să fie o adevărată provocare.

În cea de-a doua etapă, cercetătorii au examinat penisul gândacului mai în detaliu. "Folosind un microscop cu scanare laser am găsit indicii că penisul este diferit rigid. Prin urmare, tipul de penis este probabil mai moale decât restul organului", relatează Matsumura. Pe baza acestei ipoteze, oamenii de știință împreună cu profesorul Alexander Filippov (Institutul de Fizică și Inginerie, Academia Națională de Științe, Donețk, Ucraina) au elaborat patru modele matematice: un penis complet dur și unul complet moale, precum și o versiune cu un vârful penisului dur și baza moale și versiunea opusă. Cu cele patru modele pe care le-au testat folosind simulare numerică, ce versiune a fost cea mai ușor de introdus în conducta spermatecală virtuală.

"Știm acum: este important cât de rigid este penisul. Cel mai rapid a fost modelul de penis cu vârf moale și bază tare", spune Matsumura. Este suficient de flexibil pentru a se adapta la virajele înguste. Investigațiile din Kiel arată că proprietățile fizice ale penisului sunt decisive în ceea ce privește structura complicată a femelei. "Când am început cu proiectul, ne așteptam la un conflict sexual între gândaci. Cercetările noastre au confirmat această ipoteză. Structurile feminine îngreunează propulsia penisului pentru bărbați", spune Matsumura în rezumat. Vârful moale al penisului este strategia masculină pentru a învinge acest „sistem defensiv”.

Cu toate acestea, întrebarea rămâne deschisă: de ce gândacii femele au chiar organe atât de lungi și răsucite, care îngreunează fertilizarea? „Până acum am putut specula doar motivele pentru acest lucru”, spune Matsumura. O teorie afirmă că în timpul selecției sexuale femelele preferă bărbații care își pot introduce penisul rapid. "În medie, gândacii întrețin relații sexuale timp de 40 de minute, unele cupluri chiar și câteva ore. În timp ce fac acest lucru, pot fi ușor capturați de dușmani". Investigațiile ulterioare sunt menite să ofere claritate despre contextul evolutiv complicat al sexului cu gândac. Efortul merită, de asemenea, din punct de vedere biomimetic: compoziția și mecanica unor astfel de structuri miniaturale ar putea oferi idei noi pentru ace medicale de microinjecție.