哺乳類における精巣下降の進化

哺乳類は、精巣が発生部位から陰嚢へと下降する唯一の動物である。同時に、哺乳類は、単孔類における前立腺の進化を皮切りに、前立腺を進化させた唯一の脊椎動物の分類群でもある。

精巣下降は、さまざまな哺乳類で程度が異なり、腹腔からほとんど位置が変わらないもの（単孔類、ゾウ、イワダヌキ）から、腹腔の尾端まで移動するもの（アルマジロ、クジラ、イルカ）、腹壁を通過するだけのもの（ハリネズミ、モグラ、アザラシ）、肛門下腫脹の形成（ブタ、齧歯類）、顕著な陰嚢の発達（霊長類、イヌ、反芻動物）まで多岐にわたる。^{[ 1 ]}

精巣が陰嚢に下降すると、動物は偶発的な損傷や捕食者やライバルからの攻撃に対する脆弱性が高まるため、精巣下降には何らかの進化的な適応上の利点があるに違いない。陰嚢は一種の性的装飾として機能している可能性があると提唱されている。^{[ 2 ]}また、陰嚢の位置は精巣を体温よりも低い温度にさらすため、^{[ 3 ]}生殖細胞の突然変異の自然発生率を低下させる可能性があると示唆されている。^{[ 4 ]}

別の提案としては、精巣下降は、精巣上体の精子貯蔵領域がより涼しい腹腔外の場所に移動することによって先行し、影響を受けた可能性があるというものである。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}精巣が腹腔外の位置に下降することの進化的な適応上の利点は、精巣自体よりも、腹腔外の低温での精巣上体の精子貯蔵能力の向上とより関連している可能性がある。^{[ 7 ]}精巣上体の精子貯蔵能力が高いことは、生殖能力の向上と関連付けられている。この点において、単孔類の精巣上体に腹腔内に貯蔵されている成熟精子の割合（全体の26%）^{[ 8 ]}は、精巣が下降している多くの真獣類の哺乳類の精巣上体に貯蔵されている成熟精子の割合（全体の50～75%）よりもかなり少ない。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}さらに、精子の陰嚢貯蔵量の増加は、爬虫類から哺乳類への精巣上体の進化と一致している。

精巣上体における精子貯蔵が腹腔外温度の低下によって促進されるメカニズムは、酸素利用可能性と精子の酸化的呼吸の生物物理学の結果であることが示されている。^{[ 12 ]}精子が貯蔵される精巣上体尾部は、 腹腔温度より最大7℃低いことがある。温度が7  ℃低下すると、精子の呼吸速度は半分になり、溶液中の酸素溶解度は約10%増加する。^{[ 12 ]} したがって、温度が7 ℃低下すると、酸素の利用可能性は2倍になり、精巣上体管の単位体積あたりに貯蔵できる精子の数は2倍になる。 ^{[ 12 ]}この腹腔外温度の低下による精子貯蔵量の増加は、種の生存に進化上の利点をもたらす生殖能力の向上と関連付けられている。^{[ 7 ]}

結論として、精巣下降の進化は、精巣上体尾部の腹外温度の低下によって促進され、より多くの精子を維持および貯蔵するための酸素供給が増加した。^{[ 12 ]}