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雄性剑尾鱼丁丁并非越长越好:雌性有自己的标准(1)

发表时间:2017/12/26  来源:网易
导读:雄性剑尾鱼丁丁并非越长越好:雌性有自己的标准
雄性剑尾鱼丁丁并非越长越好:雌性有自己的标准

  图注:上图中的雄性剑尾鱼和研究中所使用的鱼属于近缘物种。(图/罗瑞·塞德里克)

  说到繁殖,许多种类的鱼都是体外受精,它们会把卵子“喷洒”在一大群精子上。但是剑尾鱼(剑尾鱼属)和其他大部分鱼有些区别,这类鱼属于体内受精,当小鱼在母体内长到一定程度时才会出生。剑尾鱼的繁殖方式属于卵胎生,它们虽然与哺乳动物一样都是体内受精,但根本区别是哺乳动物的胎儿靠母体营养维持生命,而卵胎生鱼类则是靠受精卵的营养物质来生存成长。为了完成整个繁殖过程,雄性剑尾鱼进化出了外生殖器用于输送精子,这种情况在鱼类中并不常见。接下来我们自然就会好奇:对于剑尾鱼而言,丁丁越大就越好吗?毕竟,它们在阴茎进化之初就经历了许多麻烦。最近对雌性剑尾鱼择偶倾向进行的一项新研究给出了答案:未必越大就越好。“器大”的确很重要,但雄性的“活儿”够好吗?有趣的是,只有足够健康的雌性才能对此做出独具慧眼的选择。

  需要注意的是,人们对剑尾鱼的丁丁、也就是其输精器其实并不是很了解。这个器官是由鱼肛门附近的尾鳍构成的。剑尾鱼的输精器整体是一个长长的、甚至细看上去有些令人恐惧的东西,其尾端还有怪异的钩状及片状组织。这个被成为生殖足的器官严格上讲不同于哺乳动物的阴茎,但从进化角度来说,两者的功能是一样的,都是向雌性动物的生殖器内输送精子。生殖足实际上就是鱼的阴茎,不同的鱼、不同的剑尾鱼,其生殖足的长度也各不相同。这样以来就为研究提供了不可多得的机会,即雌性在交配中的选择会对雄性生殖足尺寸产生何种影响。

  和孔雀鱼有些相似之处的剑尾鱼原产自中美洲水域,它们常用名就是根据雄性剑尾鱼的尾鳍上长长的东西而得来的。有些种类雄性剑尾鱼都是“殷勤求爱型”,这类雄鱼会使用生殖足和绚丽的动作来吸引雌性获取交配权。而在其他种属中有的雄鱼属于“殷勤求爱型”,但有的属于“偷摸乱入型”。在此解释一下,即使是相同物种也可能具有不同的求偶和交配行为,因此上述中“偷摸乱入型”的求偶方式就被称之为“另类繁殖策略”。采取这一策略雄鱼体态往往较小,它们完全跳过了复杂的前戏步骤,它们求爱的方法直接从鱼爸爸遗传来。这也就意味着“殷勤求爱型”鱼爸爸总是生下“殷勤求爱型”鱼儿子,反之亦然。

  雄性剑尾鱼的阴茎长度和调情方式有着特别的遗传变异,墨西哥韦拉克鲁斯市一家生态机构的研究员调查了雌性剑尾鱼如何在混杂的长阴茎和浮华的表演中选择自己喜欢的伴侣。通过观察雌性对不同生殖器长度的反应,结合着雄性的交配行为,科学家就能够更加确定在何种条件下的何种情况(丁丁长短和求偶表演)对雌性剑尾鱼而言更加重要。

  该研究结果发表在最近的《英国皇家学会学报B辑》上。研究结果显示雌性剑尾鱼对求偶对象阴茎长短以及表演可是精打细算,它们会考虑到栖息的生存与风险,还会想到到下一代的遗传情况。

  “科学家们基本上是通过拍摄、编辑并筛选鱼类的‘色情影像’来看看何种尺寸的阴茎更能吸引雌性剑尾鱼。”

  研究小组从墨西哥野外采集了两种剑尾鱼来进行研究:绿色剑尾鱼(雄性只选取了“殷勤求爱型”)以及高背小剑尾鱼(雄性既有“殷勤求爱型”也有“偷摸乱入型”)。对于每一物种(以及每一种求偶策略),研究人员都拍摄了雄鱼与雌鱼殷勤求爱或偷摸乱入的过程。编辑整理后的视频片段被逐帧输出成图片,然后通过作图软件将雌性从图片中完全移除,再把逐帧图片合称为视频片段。研究人员还把雄性的生殖足缩短或延长30%取两个极值以代表剑尾鱼阴茎的全部长度范围。这样一来,就会有6段视频:3种类型的雄性剑尾鱼(“殷勤求爱型”绿色剑尾鱼、“殷勤求爱型”高背小剑尾鱼和“偷摸乱入型”高背小剑尾鱼)与2种阴茎长度(长丁丁和短丁丁型)。然后再将这些视频短片(两种阴茎长度的雄鱼视频将并列摆放)展示在雌鱼眼前并录下其反应以判断其喜好。如何判断雌鱼喜欢长的还是短的呢?主要有两个标准:一是接近雄鱼的速度快慢,二是在雄鱼前停留时间的长短。

  科学家们基本上就是通过拍摄、编辑并筛选等如上工序来观察何种尺寸的阴茎更能吸引雌性剑尾鱼。

  绿色剑尾鱼实验组中的雄鱼都是“殷勤求爱型”,而雌鱼更偏爱阴茎较小的雄鱼。高背小剑尾鱼也是如此,这类鱼中的雄鱼既包括“殷勤求爱型”也包括“偷摸乱入型”。然当研究人员考虑到雌性的相对健康状况,雌鱼的选择就会出现变化。

  在实验前,所有的雌性剑尾鱼都经过身体密度测量,密度越高表示其身体更富含脂肪和蛋白质,也就代表着身体状况更好更健康。健康水平较低的雌鱼对阴茎长短不太在意,但更加健康健壮的雌鱼却很挑剔。总的来说,对于“殷勤求爱型”雄鱼,它们垂青那些阴茎较短的;对于“偷摸乱入型”雄鱼,它们更喜欢阴茎较长的。雌鱼的身体密度越高,这种偏好的特点就越明显。

雄性剑尾鱼丁丁并非越长越好:雌性有自己的标准

  图注:雄性和雌性剑尾鱼。(图/沃伊切特)

  体重更大的雌鱼所展现出的这种偏好可能和地球上其他物种有着类似的原因:保证自己和子孙后代的安全。更健康的雌鱼通常更年长、更有经验且更有能力躲避捕食者(通常是体型更大的鱼)的威胁。更健壮的雌鱼因为规避捕食者威胁的能力相对较强,这就使它们可以冒更大的风险,它们会利用自身优势给下一代带来更多好处。一般而言,长丁丁的雄鱼在外面闲荡的是比较危险的,对于“殷勤求爱型”雄鱼更是如此,原因显而易见,它们长长的生殖足更容易引起捕食者的注意。较长的生殖足可能导致在水中游动的阻力变大从而不易逃脱险境,它们的雌性伴侣也容易被连累而丧命。因此,生殖器更大可能恰恰是个缺陷。但对于“偷摸乱入型”雄鱼而言,大丁丁可能就是一项优势。为什么呢?这类雄鱼交配过程很快且可能涉及追逐,受精行为可能发生在运动过程中,这时长丁丁就能施展了。

  丁丁尺寸会影响生存风险,雄鱼还会把一些特点遗传给后代,考虑到这些,更加健康的雌鱼就会为了自己的后代而变得更加挑剔,它们会选择求爱方式与丁丁尺寸的最佳结合者以确保后代得到最好的遗传。

  这项研究阐释了社会行为、竞争以及生殖系统进化之间的复杂的关系,本栏目之前曾介绍过棕硬尾鸭可视情况改变丁丁长度的现象,这两者之间有些类似之处。而剑尾鱼现象再一次向我们展示出生物的奇妙。

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